Расчет регистров отопления
Чтобы в доме не было холодно и отопление равномерно прогревало все помещения, важно рассчитать количество регистров для каждого помещения. Для покупных приборов их мощность смотрят в паспорте и рассчитывают количество приборов, для самодельных трубчатых нагревателей длину труб придется определить самому
Вычисление необходимой тепловой мощности для обогрева помещения
Если ваш дом построен по проекту, то данные о необходимой мощности отопительных приборов имеются в документах — надо их найти и использовать.
Если проекта инженерных систем нет, то пользуются традиционными приближенными данными по потерям тепла:
- 100 Вт на 1 м² площади помещения с одной наружной стеной и одним окном.
- 120 Вт на 1 м² площади помещения с двумя наружными стенами и одним окном.
- 130 Вт на 1 м² площади помещения с двумя наружными стенами и двумя окнами.
Считают суммарные потери тепла, полученную мощность увеличивают на 20% (умножают на 1,2) и получают общую мощность всех отопительных приборов. В северных районах России желательно увеличить получившуюся мощность еще процентов на 20.
Мощность приборов в каждой комнате считают, исходя из вышеприведенных данных (теплопотери комнаты умножить на 1,2).
Точный способ расчета тепловых потерь дома очень сложен и применяется проектными организациями.
Вычисление тепловой мощности регистра
Количество тепла (Вт), поступающее от трубы в комнату, определяется по формуле:
где:
- K — коэффициент теплопередачи, Вт/(м2 · 0С), принимается в зависимости от материала трубы и параметров теплоносителя.
- F — площадь поверхности, м2, рассчитываемая как произведение π·d·l.
- где π = 3,14, а d и l — диаметр и длина трубы соответственно, м.
∆t — разница температур, 0С, определяемая в свою очередь по формуле:
- Где: t1 и t2 — температуры на входе в котел и выходе из него соответственно.
- tк — температура в отапливаемой комнате.
- 0,9 — понижающий коэффициент для многорядного прибора.
Для стальной конструкции коэффициент теплопередачи к воздуху равен 11,3 Вт/(м2 · 0С). Для многорядного регистра принимается понижающий коэффициент 0,9 на каждый ряд.
Для расчетов можно использовать калькулятор расчета — их много в интернете, но вручную надежнее.
Теплоотдача регистров из гладких труб. Таблица
Значения коэффициентов теплопередачи для стальных гладкотрубных регистров приведены в таблице.
В частных домах разницу температур обычно 60-70 °С.
Как рассчитать нужное количество секций регистра
Количество покупных регистров определяют, поделив необходимую мощность на паспортную мощность прибора.
Для самодельных регистров делят необходимую мощность в каждом помещении на теплоотдачу одного погонного метра используемых труб. Получается необходимая суммарная длина труб. Затем эту длину распределяют между приборами, поделив на число труб — получают их длину. Тут возможны варианты — может быть несколько коротких приборов или один длинный.
Какие еще параметры следует учесть
Если возникает необходимость увеличения мощности прибора, то надо увеличивать длину труб, а не их диаметр. Эффективность системы с увеличением диаметра труб падает.
Если в системе применяется масло или антифриз, следует учесть, что они имеют меньшую теплоемкость, чем вода. При их применении отопительные приборы должны иметь большую площадь, чем приборы в водяной системе.
Алгоритм, который используют при создании
- Сначала подготавливают трубы нужного объема и режут их на заготовки необходимой длины.
- После выполняется внутренняя зачистка трубопрокатных изделий. Это позволяет снизить сопротивление передвижению носителя тепла.
- На торцевых частях наваривают заглушки. Некоторые из них оснащают отверстиями.
- После этого трубы, которые будут располагаться горизонтально, скрепляют с вертикальными трубами, которые имеют меньший диаметр.
- Теперь приходит черед устанавливать краны. Они будут нужны для того, чтобы выпускать скопившийся в трубопроводе воздух.
- На финальном этапе зачищают все швы и красят поверхности краской.
Устройство отопительных регистров
Невзирая на то, что подобные обогреватели считаются устаревшими и отличаются не слишком привлекательным внешним видом, они продолжают широко использоваться в самых разных сферах, например:
- для обогрева производственных помещений промышленных предприятий;
- в качестве автономного нагревателя в гаражах;
- как элемент подогрева воды, встраиваемый внутрь кирпичной печи.
По конструкции отопительные приборы различают 2 типов: секционные и в виде змеевика. В первом случае роль 1 секции играет каждая горизонтальная труба, проток теплоносителя по ним обеспечивается за счет вертикальных перемычек. Они сделаны из труб меньшего диаметра с целью создания искусственного сопротивления потоку и повышения теплоотдачи каждой секцией. Трубы, из которых сделан секционный регистр отопления, с торцов заглушены, а теплоноситель подводится по схеме «сверху вниз».
Конструкция обогревателя в виде змеевика понятна по его названию. Здесь диаметры не сужаются, вода беспрепятственно протекает через весь прибор, несколько раз меняя направление. Теплоотдача этого регистра ниже, чем секционного, зато гидравлическое сопротивление – меньше и в изготовлении он несколько проще.
Свариваются регистры для отопления из гладких труб круглого и прямоугольного сечения. Однако, общепринятая конструкция – обычные круглые трубы из низкоуглеродистой стали типа Ст3, Ст10 и даже Ст0. Если же батарея предназначена для работы с паровой системой, то берут сталь Ст20. Секции прямоугольного сечения делать не рекомендуется, они хуже омываются конвективным потоком воздуха, а значит, тепла отдадут меньше. Для гаражного отопления изготавливают автономные регистры, наполняемые антифризом или трансформаторным маслом, а в нижнюю секцию с торца встраивают электрический ТЭН.
Самодельный регистр отопления
Регистр отопления — это достаточно простая конструкция из нескольких трубопроводов, идущих горизонтально или вертикально. Между собой они соединяются перемычками. Изготавливаются регистры из гладких стальных труб, которые могут быть круглыми, прямоугольными и квадратными. Иногда они комбинируются между собой, но обычно для одного регистра выбираются трубы одной формы.
Трубы для отопительных регистров могут быть не только из углеродистой стали. Используются также оцинкованная, нержавеющая стать, алюминий, латунь и медь. Однако трубы из таких металлов стоят дороже, кроме того, их куда сложнее собирать и обрабатывать своими руками.
Самые простые регистры, которые можно сделать самостоятельно из профильной стальной трубы — секционные, причём секций может быть всего две, а также змеевиковые, в виде буквы S.
В секционных регистрах отрезки профильных труб с заглушками на торцах располагаются параллельно друг другу. Между собой они соединяются трубками меньшего сечения, что обеспечивает заполнение регистра теплоносителем с двух сторон.
Важно! Чем ближе к краю профильной трубы устанавливаются переходные перемычки, тем более высокой будет теплоотдача секционной конструкции. В змеевиковом регистре перемычки тоже есть, но они глухие и нужны только для обеспечения жёсткости всей конструкции
Жидкость же проходит через S-образные ряды изогнутых труб
В змеевиковом регистре перемычки тоже есть, но они глухие и нужны только для обеспечения жёсткости всей конструкции. Жидкость же проходит через S-образные ряды изогнутых труб.
В основном для создания отопительных регистров своими руками используются профильные трубы диаметром от 80 до 150 миллиметров. Для начала нужно вычислить, сколько вообще секций и какого размера змеевик вам нужен для отопления конкретной комнаты. Приведём вам схему, которую профессиональные проектировщики могут назвать упрощённой, но она вполне устроит домашних умельцев.
Для начала вычисляем объём комнаты, помните формулу из школьного курса: V=L*W*H, перемножаем длину, ширину и высоту помещения.
Теперь нам нужно узнать, сколько тепла в Вт нам нужно для этой комнаты:
Qп.т=V*k*(Tвн–Tнар)
В этой формуле V у нас объём помещения, k — коэффициент теплопередачи стен, Tвн — температура внутри здания, а Tнар — температура на улице.
Рассчитываем, сколько тепла будет выделять один регистр:
Qр=q*L*(1–n)
Здесь q обозначает тепловой поток от каждой трубы, идущей вертикально или горизонтально. Это значение примерно составляет 20–30 Вт/м. Под L понимаем длину труб регистра в метрах, а под n — коэффициент неучтённых тепловых потоков. Для металлических труб этот показатель составляет 0,1.
Теперь просто вычислить количество регистров: N=Qп.т/Qр.
Важно! Расстояние между трубами регистра оказывает влияние на его теплоотдачу. К высоте профильной трубы прибавьте 50 миллиметров, чтобы получить оптимальное расстояние между рядами конструкции
Помимо самих труб для регистра, вам потребуются патрубки, стальной лист для заглушек, арматура (уголки), а также отводы, которые должны подходить к диаметру выбранной трубы. Не забудьте о кране Маевского!
Для нарезки кусков трубы нужного размера советуем использовать дисковую пилу. Не забудьте, что вам нужно будет вырезать в секциях отверстия для соединительных перемычек, заранее отметьте, где они будут располагаться.
Между собой все металлические детали соединяются с помощью сварочного аппарата, для придания регистру более эстетического вида его нужно покрасить специальной краской для радиаторов.
Признаем, что чаще всего самодельные отопительные регистры используются для обогрева гаражей, домашних мастерских, теплиц и других хозяйственных помещений. Такие конструкции позволяют сэкономить, но для жилых помещений всё же чаще используются заводские радиаторы. опубликовано econet.ru
Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.
Радиаторы для отопления
Существует несколько видов радиаторов. Каждый из них имеет свои особенности, а также достоинства и недостатки. В отопительных системах используют следующие типы отопительных приборов.
Чугунный радиатор. Нажмите на фото для увеличения.
Чугунные радиаторы — изготавливаются такие приборы методом литья. Благодаря утолщенным стенкам могут продолжать обогрев даже после прекращения подачи нагретой воды. Часть тепловой энергии они отдают при помощи теплового излучения, что обеспечивает равномерный прогрев воздуха в нижней и средней части комнаты. Имеют длительный срок эксплуатации (не менее 40 лет). К недостаткам относят их значительный вес и необходимость окрашивания.
Стальные радиаторы — эти приборы представляют собой отформованные сваренные листы, помещенные в стальной декоративный кожух. Это придает радиатору привлекательный внешний вид, а также увеличивает площадь теплоотдачи. Большая тепловая мощность обеспечивается за счет тонких стенок корпуса. Между тем это же способствует их быстрому остыванию. Срок службы таких радиаторов 15-20 лет. Стальные приборы подвержены коррозии, чувствительны к гидроударам, из-за небольшого внутреннего диаметра проточных полостей быстро засоряются.
Стальной радиатор отопления. Нажмите на фото для увеличения.
Биметаллические радиаторы — это сваренные меж собой металлические трубки, помещенные в ребристую алюминиевую оболочку. Такая конструкция обеспечивает теплоотдачу в два раза выше, чем у чугунных. Так как сечение трубок небольшое, то для эффективной работы приборов необходима высокая скорость движения теплоносителя. Такие радиаторы имеют довольно высокую стоимость и относительно небольшой срок службы — около 20 лет.
Радиатор отопления из алюминия. Нажмите на фото для увеличения.
Алюминиевые
Алюминиевые радиаторы — производят эти приборы типовыми, используя чертеж, методом литья или формирования из сплавов алюминия. Они обладают привлекательным внешним видом и малым весом. При этом обеспечивают самую высокую теплопередачу по сравнению с другими радиаторами. Серьезным недостатком является свойство алюминия вступать в химическую реакцию с теплоносителем. В результате возникает выделение водорода, который необходимо удалять из системы. Срок службы таких приборов составляет 15 лет.
Как изготовить самодельный теплообменник
Регистр из нескольких труб
Форма теплообменника для отопления, сделанного своими руками, может быть разной. Наиболее распространенный вариант — регистр из нескольких стальных или медных труб, но также используются и образцы пластинчатого типа.
Температура в зоне горения очень высока, особенно, когда горит уголь. Поэтому повышенные требования предъявляются к металлу, из которого будут изготовлены элементы теплообменника, рациональности его конструкции и качеству сварных швов.
Материалы для изготовления
Пример использования чугунных радиаторов в качестве теплообменника в кирпичной печи
Задача водяных теплообменников для отопления — обеспечивать оптимальную передачу тепла, и в этом процессе важна степень теплопроводности металла. Например, стальная труба проводит тепло в 7 раз слабее, чем медная. Поэтому при одинаковом диаметре трубы для передачи одного и того же количества тепла понадобится 25 метров стальной трубы взамен 3,5 метров медной.
Медные теплообменники самые экономичные в работе, но и дорогие. Более доступными для самостоятельного изготовления считаются теплообменники из стальной трубы диаметром не менее 32 мм.
Если предполагается топить печь углём, лучше установить теплообменник из чугуна. Этот металл более крепкий, и стенки устройства долго не будут прогорать.
Расчет мощности теплообменника
Вычислить заранее мощность теплообменника для системы отопления довольно трудно. Для этого нужно учитывать слишком много факторов: диаметр труб, длину змеевика, теплопроводность металла, температуру сгорания топлива, скорость циркуляции теплоносителя и др. Реальная способность теплообменника справляться со своими функциями выяснится только после начала эксплуатации отопительной системы.
При расчетах можно ориентироваться, что 1 метр трубы диаметром 50мм, служащей теплообменником, даст 1 кВт тепловой мощности.
Можно взять для примера какую-либо известную модель котла и в соответствии с его параметрами изготовить свой самодельный теплообменник.
Особенности конструкции
Теплообменник для водяного отопления дома, сваренный из гладкостенных труб, называют регистром. Он выглядит как своеобразная «решетка», и это наиболее популярная форма самодельного теплообменника. Кроме такой конструкции, делают и более простые устройства в виде прямоугольного или цилиндрического бака. Главное, чтобы площадь поверхности для теплового обмена была максимально большой.
При изготовлении теплообменника своими руками нужно соблюдать несколько условий:
- ширина внутренних пустот в теплообменнике должна быть не меньше 5 мм, иначе вода в нем может закипеть;
- толщина стенок труб должна быть не меньше 3 мм, чтобы металл не прогорал;
- зазор величиной 10–15 мм между теплообменником и стенками топки должен компенсировать расширение металла при нагреве.
Особенности монтажа
Теплообменник устанавливают внутрь печи в процессе ее кладки
Проще всего монтировать теплообменник одновременно с сооружением печи. Если устанавливать его в старую печь, придется разобрать часть ее кирпичной кладки.
- На подготовленный фундамент печи прямо в полость топки устанавливают трубчатый теплообменник.
- При дальнейшем укладывании рядов кирпичей оставляют места для входной и выходной труб устройства.
- После завершения кладки печи подключают теплообменник к системе отопления, заполняют систему водой и производят пробную топку печи.
Видео материал предлагает ознакомиться с полезными советами по самостоятельному изготовлению теплообменника:
До сих пор мы говорили только о теплообменниках в системе водяного отопления
Обратим внимание и на другие сферы их применения
Способы монтажа
Самодельная батарея отопления собирается из отдельных труб при помощи сварки или резьбы. Первый вариант предпочтительнее и прочнее второго, сварные швы выдерживают давление 13 атмосфер. Регистры для отопления собираются в готовые изделия, а затем присоединяются к отопительному контуру. На стену устройство крепиться кронштейнами, для установки на пол снизу приваривают опоры. Процесс сборки секционного изделия происходит в несколько этапов:
- Нарезают требуемое количество труб нужных размеров.
- На заготовках делают разметку, отмечая места присоединения патрубков.
- Соединяют трубы и патрубки.
- Приваривают заглушки, устанавливают кран сливной.
- Изделие присоединяется к системе отопления.
Совет. Патрубки располагаются ближе к краям регистра – циркуляция теплоносителя в этом случае будет интенсивнее.
«Самовар» для обогрева. В некоторых случаях самодельный регистр дополняют ТЭНом и расширительным бачком – получается самостоятельный отопительный прибор, получивший название самовар. Он не связывается с общей системой отопления, обогревает помещение автономно от сети напряжением 220 В. Достаточная мощность ТЭНа – 1,5 кВт, что чуть мощнее чайника. Для удобства к электронагревательному элементу подключают терморегулятор. Сделать самовар своими руками можно из круглых или профильных труб, модели могут быть стационарными или переносными, используемыми для обогрева неотапливаемой бытовки, кладовки, гаража. В этих случаях в качестве теплоносителя лучше использовать не воду, а антифриз или масло.
Классические конструкции регистров отопления
Вариант #1 — горизонтальный регистр
Чаще всего при изготовлении регистра отопления соединяют две-три параллельные трубы, уложенные в горизонтальном направлении. Расстояние между соседними секциями в регистре должно обязательно быть больше диаметра на 50 мм. Пользуются популярностью и змеевиковые конструкции регистров, подразделяющиеся на несколько видов в зависимости от способа подключения приборов к системе отопления.
Регистры отопления змеевикового типа: L — длина отопительного прибора, D — диаметр трубы, h — расстояние между трубами (больше диаметра на 50 мм)
Длина отопительных приборов выбирается в соответствии габаритам комнаты или помещения, в котором планируется производить монтаж системы отопления. Помимо перечисленных видов конструкций регистров отопления еще бывают:
- однотрубные изделия;
- четырехтрубные приборы;
- пятитрубные модели и т.д.
Количество труб, используемых в одном регистре отопления, зависит от площади обогреваемого помещения, качества теплоизоляции объекта, наличия иных источников тепла в помещении и др. Перебирая возможные диаметры труб, высчитывают оптимальные размеры изделий, при которых в отапливаемом помещении будет поддерживаться оптимальный температурный режим.
Горизонтальные регистры отопления из гладких труб используют при нижней разводке трубопровода. При этом изделия аккуратно располагают по периметру помещения ближе к поверхности пола. В жилом доме трубы идут под окнами. В производственных помещениях расположение отопительных приборов зависит от высоты потолков, особенностей планировки объекта и размещения промышленного оборудования.
Регистры отопления успешно обогревают социальные объекты. Уход за такими отопительными приборами намного проще, чем за чугунными батареями
Вариант #2 — вертикальные регистры
При проведении перепланировки квартир и расширении их жилой площади за счет балконов и лоджий приходится демонтировать батареи, установленные застройщиком при сдаче объекта. При этом демонтированные радиаторы заменяются вертикальными регистрами отопления, сваренными из большого количества круглых труб небольшого диаметра. Данные отопительные приборы размещают в простенке, расположенном рядом с оконным проемом.
При необходимости вертикальные регистры отопления закрывают декоративными решетками, которые превращают обязательный элемент системы отопления в предмет декора интерьера. Замаскировать место нахождения «связки» параллельных труб можно с помощью зеркал, цветного стекла, мозаики, кованой решетки, а также путем размещения полок, вешалок, шкафчиков и других полезных предметов не громоздкой мебели.
Обеспечить движение теплоносителя в вертикальном регистре, установленном в автономной системе отопления частного дома, можно с помощью циркуляционного насоса. Горизонтальные регистры используются и при естественной циркуляции теплоносителя, если их монтаж ведется с небольшим уклоном (достаточно 0,05%).
Разновидности регистров отопления
Существует 3 вида рассматриваемых регистров:
- Секционные в виде буквы «П».
- Змеевиковые, форма которых S-образная.
- Смешанные.
На изготовление идут трубы из стали или нержавейки, диаметр которых составляет от 25 до 200 мм. Помещения на производстве, имеющие административное или хозяйственное назначение, отапливаются за счет применения труб диаметром от 25 до 100 мм. Что касается регистров большего диаметра, достигающего 200 мм, то они устанавливаются в цехах на производстве и на спортивных объектах, отличающихся масштабностью, например, это могут быть бассейны.
Применительно к частным домовладениям их установка существенно снижает эффективность отопления.
При сборке регистров может быть использовано практически любое количество секций, что обусловливается лишь площадью помещения и требуемой величиной теплоотдачи.
При соединении секционных регистров используют перемычки, имеющие меньший диаметр по сравнению с трубами, которые являются частью рассматриваемого вида приборов. Для расчета оптимального расстояния между трубами отопления используют формулу D+50 мм, где под D следует понимать диаметр трубы. Соблюдение рассчитываемого таким образом расстояния позволяет минимизировать инфракрасное облучение труб по отношению друг к другу, что обеспечивает увеличение теплоотдачи.
Соединение змеевиковых возможно за счет отводов, диаметр которых идентичен диаметру труб. Они устанавливаются с торцов подсоединяемого прибора. Из-за этого способа подсоединения возрастает стоимость подключения регистров, но не значительно. В данном случае рост затрат компенсируется увеличением эффективности работы, что обеспечивает большая площадь рабочей поверхности. Также змеевиковый регистр отличается таким положительным моментом, как меньшее гидравлическое сопротивление по сравнению с тем, которое присутствует у секционного варианта подобного прибора отопления. Это позволяет использовать циркуляционные насосы, отличающиеся меньшей мощностью и более низкой ценой.
Устанавливаемые на трубах торцевые заглушки отличаются вариативностью формы: плоские, круглые и эллиптические. Заглушки, имеющие эллиптическую форму, применяют в системах, где теплоноситель подается под высоким давлением. Также их используют для придания определенной привлекательности приборам отопления. Если существует потребность, то возможно оснащение верхнего сегмента регистра фитингом, предназначенным для установки клапана дегазации.
Вариативность исполнения регистров отопления на этом не заканчивается, например, существуют приборы данного типа, которые дополняются ТЭНом. В результате получается устройство, не требующее подключения к системе отопления, так как подогрев теплоносителя происходит за счет встроенного электроприбора в виде ТЭНа.
В процессе проектирования таких устройств определенным способом рассчитывается мощность ТЭНов, которая зависит от того, насколько велика площадь поверхности прибора. Если регистр будет перегреваться, то это приведет к излишней активности процесса расширения и теплоноситель вытечет через аварийный клапан. В противном случае, то есть при недостатке мощности, эффективность ТЭНа сведется к минимуму.
Автономный регистр должен оснащаться фитингом, устанавливаемым в верхнем сегменте этого прибора отопления. Он используется для заливки теплоносителя перед запуском в работу и для установки аварийного клапана, который может быть дополнен расширительным бачком, что связано с необходимостью компенсировать расширение теплоносителя.
Самодельные регистры отопления
Увеличивая площадь теплообмена и объёмную составляющую теплоносителя, конечно же, достичь нужной температуры в помещении проще. Поэтому достаточно многие владельцы недвижимости, пользуясь отсутствием применения контроля отбора тепла в каждой конкретной точке, наращивают теплосъём путём изготовления радиаторов нестандартных конструкций.
По факту это запрещено, так как видится нерациональным подходом к потреблению энергоресурсов. На практике – о ресурсах думают меньше, чем о собственном благополучии. С вариантами экономного обогрева гаража ознакомит следующая статья, с содержанием которой мы советуем ознакомиться. Однако ближе к делу.
Регистр отопления, изготовленный своими руками и установленный в одном из подсобных помещений технического назначения. Это четырёхтрубное схемное решение с подводкой и отводом теплоносителя на одной стороне
Сделать регистр отопления собственноручно – задача относительно несложна, тем более, если имеются навыки сварщика и под руками есть сварочный аппарат. Останется лишь приобрести в нужном количестве трубы подходящего диаметра и листовой металл.
Это интересно: Трубы больших диаметров: характеристики изделия
Выводы и полезное видео по теме
О последовательности изготовления отопительного регистра из профильной трубы и секретах сварки вы можете узнать из видеоролика:
Самодельное нагревательное оборудование активно продолжают делать и эксплуатировать в сельской местности либо на частных производствах для обогрева служебных технических помещений. Но многие отказываются от использования таких нерациональных сооружений, особенно там, где внедряются приборы учёта и контроля потребления теплоносителя.
Хотите рассказать о том, как собрали регистр для гаража или дачи собственными руками? Располагаете информацией, которая может пригодиться самостоятельным домашним мастерам? Пишите, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке, делитесь полезными сведениями и фото по теме статьи, задавайте вопросы.
