Для системы теплоснабжения крупных помещений нецелесообразно применять обычные фабричные батареи и радиаторы. Они имеют очень небольшую тепловую отдачу и мощность. В качестве альтернативы можно рассматривать регистры отопления.
Отопительные приборы под названием регистры представляют собой несколько складных труб, находящихся параллельно друг к другу и соединённых меж собою перемычками. По трубам перемещается теплоноситель, передавая тепло железным стенкам регистра, которые обогревают воздушное пространство в помещении.
В качестве теплоносителя может быть применена вода или антифриз, устраняющий замерзание труб отключённой системы в прохладное время года. В независимых регистрах отопления с цилиндрическим электронагревателем (ТЭН) теплоносителем может быть и масло, тогда независимый регистр считается наиболее мощным аналогом домашних масляных радиаторов. Они приобрели обширное распространение благодаря несложности конструкции, надёжности и ряду иных преимуществ.
Змеевиковые регистры (S-образные)
Такие регистры приобрели довольно большую популярность. Конструкция этих устройств довольно проста: есть несколько секций, которые соединены дугами, диаметр которых приближен к секционным. За счет этого существенно снижается гидравлическое давление внутри устройства. В итоге регистр становится единым агрегатом, у которого вся поверхность является рабочей, что значительно повышает эффективность таких устройств.
Такие регистры отопления из гладких труб обычно содержат в себе большое количество углерода. Кроме того, на рынке можно найти регистры из других материалов: чугуна, легированной или нержавеющей стали.
Секционные регистры из гладких труб
Секционные регистры пользуются очень хорошим спросом среди владельцев частных домов. Такие устройства состоят из труб, которые соединены между собой и закрыты заглушками. Энергоноситель проходит по верхней трубе, попадает в следующую, и в итоге попадает в отводящую магистраль. Для увеличения теплоотдачи переходы между секциями стараются делать как можно ближе к краю. Межтрубные заглушки могут быть эллиптическими или плоскими. Входной патрубок может изготавливаться под фланец, резьбу или сварку. В конструкцию секционные регистров входит резьбовой штуцер, к которому присоединяется специальный отводчик для удаления воздуха из системы. Трубы для секций могут иметь разный диаметр (от 25 мм до 40 см), поэтому выбрать подходящий вариант не составит труда. Переходные патрубки обычно имеют меньший диаметр. Кроме того, одним из важнейших условий эксплуатации таких установок является давление в системе, не превышающее 1 МПа.
Конструктивные особенности
По сути, регистр — одна или несколько труб, соединённых между собой параллельно
Здесь важно создать условия, чтобы теплоноситель последовательно перетекал из одной трубы в другую, отдавая тепло в помещение. Поэтому изготавливают регистры двух типов
Секционные
Несколько параллельных труб, концы которых закрыты заглушками. Между ними устанавливаются перемычки, через которые теплоноситель перетекает из одной секции в другую. Движется он сверху вниз, то есть, поступает в верхнюю трубу, а выходит из нижней.
Важно! Перемычки устанавливаются в шахматном порядке. Если между первой и второй секцией перемычка устанавливается слева, то между второй и третьей — справа
Диаметр перемычек намного меньше диаметра секций. К примеру, если диаметр основного элемента регистра 80 мм, то перемычки 32—40 мм.
Змеевиковые, их чертеж
Это та же конструкция, только между собой секции соединяют сдвоенными отводами 90° того же диаметра, что и основные трубы и получается сплошная трубная конструкция одного большого диаметра по всей длине. Теплоотдача регистра этого типа намного выше, чем у предыдущего варианта.
Фото 1. Чертеж регистра змеевикового типа, представляющего собой сплошную трубную конструкцию одного диаметра по всей длине.
К плюсам конструкции можно добавить низкое гидравлическое давление теплоносителя внутри прибора, что позволяет пропускать через него достаточно большой объем горячей воды.
Справка! Змеевик можно устанавливать или горизонтально, или вертикально.
Варианты расположения
Отопительные регистры в зависимости от вариантов размещения можно разделить на две группы: переносные и стационарные. Переносные системы довольно мобильны, и их можно перемещать абсолютно свободно – было бы питание. А питание таких систем обычно обеспечивается электричеством. Внутри переносных регистров обычно расположены ТЭНы разной мощности, которые и обеспечивают нагрев энергоносителя. Использовать такие агрегаты можно как в доме, так и в гараже, на даче, на строительной площадке и пр. Стационарные регистры требовательны к своему местоположению. Во-первых, они требуют стационарного крепления, а во-вторых, им необходимо подключаться к котлу, который будет обеспечивать нагрев теплоносителя и его циркуляцию по системе.
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.
Теплоотдача металлопластиковой трубы рассчитывается по другой формуле.
Где — температура на внутренней поверхности трубопровода, °С; t
c -температура на наружной поверхности трубопровода, °С;
Q —
тепловой поток, Вт;
l
— длина трубы, м;
t
— температура теплоносителя, °С;
t
вз — температура воздушной среды, °С; a н — коэффициент наружной теплоотдачи, Вт/м 2 · К;
d
н — наружный диаметр трубы, мм; l — коэффициент теплопроводности, Вт/м К;
d
в
—
внутренний диаметр трубы, мм; a вн — коэффициент внутренней теплоотдачи, Вт/м 2 · К;
Вы прекрасно понимаете, что расчет теплопроводности труб отопления – величина условно-относительная. В формулы вносятся усредненные параметры определенных показателей, которые могут, и отличаются от реально существующих.
Например, в результате проводимых экспериментов выяснено, что теплоотдача полипропиленовой трубы, расположенной горизонтально, чуть ниже, чем у стальных труб того же внутреннего диаметра, на 7-8%. Именно внутреннего, так как у полимерных труб толщина стенки немного больше.
Многие факторы влияют на итоговые цифры, полученные в таблицах и формулах, именно поэтому всегда делается сноска «примерная теплоотдача». Ведь в формулах не учитываются, например, теплопотери через ограждающие конструкции здания, выполненные из разных материалов. Для этого существуют соответствующие Таблицы поправок.
Тем не менее, воспользовавшись одним из методов определения теплоотдачи труб отопления, вы будете иметь общее представление о том, какие трубы и радиаторы отопления вам нужны для дома.
Удачи вам, строители своего теплого настоящего и будущего.
Материал изготовления
Если делать выборку в зависимости от материала изготовления, то регистры можно классифицировать на следующие категории:
- Стальные;
- Алюминиевые;
- Чугунные.
Какие регистры отопления лучше выбрать? Самыми распространенными стали стальные регистры. Их подключение к системе отопления осуществляется посредством резьбы или сварки. Такие устройства имеют хорошую теплоотдачу и приемлемую стоимость. Алюминиевые регистры имеют гораздо меньший вес, чем стальные. К тому же, они устойчивы к коррозийному влиянию, изготавливаются без соединительных швов и обладают хорошей теплоотдачей. Основной недостаток таких устройств – очень высокая цена. Читайте также: «Какие бывают регистры отопления – выбор, расчет, характеристики». Регистры, изготовленные из чугуна, подключаются к отопительной системе при помощи фланцевого соединения. Они довольно просты в установке и дешево стоят. К минусам чугунных изделий можно отнести малую инертность, которая существенно снижает время прогрева регистров.
Выбираем сварочный аппарат и электроды
Выбор электродов и режима сварки в зависимости от толщины металла
В настоящее время производители предлагают несколько моделей сварочных аппаратов, с помощью которых можно делать качественные соединения металла различных марок. Но перед тем, как правильно сварить отопление, нужно выбрать оптимальную модель. Рассмотрим самые популярные виды аппаратов и их основные характеристики.
Трансформаторные
Принцип работы основан на повышении частоты входящего тока. Для этого применяются повышающие трансформаторы. Несмотря на относительно большие габариты, этот тип сварочных аппаратов лучше всего адаптирован к скачкам электросети. С его помощью можно правильно сварить котел отопления соблюдая технологию изготовления.
Инверторные
Формирование тока по установленным параметрам происходит за счет работы электронных схем. Характеризуются стабильной дугой, что в итоге дает качественный шов. Это нужно учитывать перед тем как правильно научиться сваривать отопление самостоятельно. Однако они крайне чувствительны к перепаду напряжения в сети.
В качестве дополнительного оборудования для инверторных аппаратов рекомендуется приобрести стабилизатор напряжения.
Можно ли сварить котел своими руками для водяного отопления с помощью инверторного аппарата? Да, но его характеристики должны соответствовать параметрам используемого металла. Для изготовления элементов отопления чаще всего применяются углеродистые стали.
Таблица материалов для сварки отопления
Также нужно знать зависимость диаметров электродов от толщины свариваемого металла
Что же касается выбора сварочного аппарата, то специалисты рекомендуют остановиться на инверторных моделях, работающих на переменном токе. Их стоимость несколько выше, чем у трансформаторных, но зато они имеют меньшие размеры и с их помощью можно сделать качественный сварной шов
Это важно учитывать, так как самостоятельная сварка котла отопления должна быть качественная
Стоимость аппарата мощностью 7 кВт, током сварки до 200 А и максимальными диаметром электрода 3,6 мм будет составлять около 16 тыс. руб.
Расчет количества ребер
Расчет регистров отопления необходимо осуществлять еще до их приобретения. Очень важен диаметр труб: специалисты считают, что для частного дома подойдут трубы с диаметром сечения в диапазоне от 3 см до 8 см. Такое решение обуславливается тем, что обычный отопительный котел не способен выдать большее количество тепла, поэтому слишком большие поверхности не будут прогреваться полностью. При расчетах нужно обращать внимание на длину одного ребра регистра и теплоотдачу на метр этой длины. Например, метровая труба с 6-сантиметровым сечением может обогреть один квадратный метр площади. При подсчете необходимого количества ребер округлять полученный результат нужно в большую сторону. Расчет количества регистров отопления должен также учитывать особенности здания. Например, если в здании установлено большое количество окон и дверей, или если стены тонкие и плохо утеплены, то количество регистров можно увеличить на 20-50%.
Разновидности подключения радиаторов
Основными способами подключения приборов отопительных систем является несколько типов:
- Боковое (стандартное) подключение;
- Диагональное подключение;
- Нижнее (седельное) подключение.
Боковое подключение
Боковое подключение радиатора.
Подключение с торца прибора – подача и обратка находятся с одной стороны радиатора. Это наиболее распространенный и эффективный способ подключения, он позволяет снять максимальное количество тепла и использовать полностью теплоотдачу радиатора. Как правило, подача находится сверху, а обратка снизу. При использовании специальной гарнитуры возможно подключение снизу–вниз, это позволяет максимально спрятать трубопроводы, но снижает теплоотдачу радиатора на 20 – 30%.
Диагональное подключение
Диагональное подключение радиатора.
Подключение по диагонали радиатора – подача находится с одной стороны прибора сверху, обратка с другой стороны снизу. Такой тип подключения используется в тех случаях, когда длина секционного радиатора превышает 12 секций, а панельного 1200 мм. При установке длинных радиаторов с боковым подключением присутствует неравномерность прогрева поверхности радиатора в наиболее удаленной от трубопроводов части. Чтобы радиатор прогревался равномерно, применяют диагональное подключение.
Нижнее подключение
Нижнее подключение с торцов радиатора
Подключение с низа прибора – подача и обратка находятся внизу радиатора. Такое подключение используется для максимально скрытого монтажа трубопроводов. При монтаже секционного прибора отопления и подключения его нижним способом подающий трубопровод подходит с одной стороны радиатора, а обратный с другой стороны нижнего патрубка. Однако эффективность теплоотдачи радиаторов при такой схеме снижается на 15-20%.
Нижнее подключение радиатора.
В случае когда нижнее подключение используется для стального панельного радиатора, тогда все патрубки на радиаторе находятся в нижнем торце. Конструкция самого радиатора при этом выполнена таким образом, что подача поступает по коллектору сначала в верхнюю часть, а затем обратка собирается в нижнем коллекторе радиатора, тем самым теплоотдача радиатора не снижается.
Нижнее подключение в однотрубной схеме отопления.
Монтаж регистра отопления
Установка отопительных регистров обычно не требует помощи квалифицированного специалиста, но самостоятельное проведение операций требует тщательной подготовки. Самое главное – это обеспечить надежное соединение регистров с трубопроводом. Соединение должно быть способно выдерживать нагрузку в 10 МПа. При сварке очень важно выдерживать ее хорошее качество. Для наглядности можно взглянуть на фото, где изображена схема подключения регистров отопления.
Лучше всего размещать регистры вдоль стен. Обязательным условием при установке отопительных приборов является соблюдение постоянного уклона, который для регистров составляет 0,05% от его длины. К тому же, устанавливать регистры стоит ближе к поверхности пола.
КПД устройства будет зависеть от большого количества факторов. Например, уменьшенный диаметр главной трубы будет увеличивать сопротивление для энергоносителя, что скажется на производительности. Чаще всего используются системы со следующими параметрами:
- диаметр труб: 25-160 мм;
- секционные переходники: от 30 мм;
- дистанция между главными трубами: от 50 мм;
- максимальное давление: 10 МПа;
- материал: сталь.
Правила эксплуатации
Особых требований по эксплуатации регистров по сравнению с радиаторами нет:
Они должны быть надежно закреплены на ножках или прочных кронштейнах.
Любые отопительные приборы с водой не должны замораживаться.
При возникновении коррозии поврежденные места следует зачистить, покрыть антикоррозионной грунтовкой и закрасить в несколько слоев.
Регистры не должны служить подставкой для каких-либо грузов.
Необходимо следить, чтобы система отопления не завоздушивалась — это ухудшает ее работу.
Преимущества отопительных регистров
Отопительные регистры обладают рядом преимуществ:
- возможность использования индивидуального чертежа;
- теплоносителем может выступать не только вода, но и нагретый пар;
- подключение регистра отопления к системе отличается крайней простотой;
- отлично подходят для отопления больших зданий, поскольку обладают очень хорошей теплоотдачей;
- довольно дешево стоят.
Самодельный регистр отопления показан на видео:Заключение Регистры уже сейчас стали хорошими конкурентами привычным отопительным радиаторам. Изготовленные регистры отопления своими руками позволяют существенно сэкономить, а работать эти конструкции могут даже в помещениях с агрессивной средой.
Самостоятельная установка
Разъёмный болтовой монтаж
Два способа монтажа:
- разъемное болтовое соединение;
- не разъемное сварочное соединение.
Выбирать следует из расчета веса и размера устройства, а также учесть характеристики системы теплоснабжения. За основу можно взять правила установки радиаторов отопления, принципиальная разница отсутствует.
Показатель уклона – важно учесть, при присоединении к гравитационной системе, наклон по ходу теплоносителя.
В системах, где не используется насосное оборудование и где движущей силой является разница его парциального давления таких проблем нет.
Правила монтажа:
- Рекомендуемое расстояние, в соответствии с технологическим процессом, от стены и окон не меньше 20см.
- Разъемный монтаж требует использования только паранитовых подкладок или льна применяемого в сантехнических работах;
- Все стальные регистры отопления непременно красятся, во избежание ржавления.
- Монтаж лучше не проводить в сезон отопления.
Сравнительный анализ расчетной и мощности по факту регистра возможно произвести по окончанию испытательного пуска системы, и при необходимости внести конструктивные изменения.
