Калькуляторы расчета параметров регистра отопления

Виды регистров для отопительных систем

Устройства разделяют по двум категориям. От первой зависят технические характеристики системы в целом. От второй — циркуляция теплоносителя по трубопроводу.

По материалу: стальные, железные, алюминиевые и чугунные трубы

Выделяют четыре вида, хотя в изготовлении можно использовать множество других веществ и их сплавов.

Сталь

Используется чаще прочих металлов.

Это обусловлено несколькими факторами:

• дешевизной;
• лёгкостью обработки;
• широкой распространённостью;
• большим разнообразием форм.

Для создания применяют технологию сварки.

Важно! Иногда встречаются регистры из оцинкованной или нержавеющей стали. Следует учитывать, что оба варианта дороги, а первый ещё и сложен в обработке

Гладкие

Данную характеристику имеют железные трубы с высоким содержанием углерода. Говоря проще, основой служит сталь. Для получения ровной поверхности используют электрическую сварку. Они держат гораздо большее давление, чем обычные, при этом симпатичнее и немногим дороже. Подобные регистры описаны в ГОСТ 10704-91.

Алюминий

Встречается довольно редко, поскольку для сварки требуется специальное оборудование, которое нелегко найти. Это их единственный минус: материал дешёв, хорошо проводит тепло, почти не теряя последнего.

Некоторые регистры делают из сплава стали с алюминием. Биметаллические устройства сложно получить, но они обладают лучшими, в сравнении с аналогами, характеристиками.

Чугун

Почти не используют, поскольку регистры получаются громоздкими и тяжёлыми. Создавать специально для них стойки — не целесообразно. Кроме того, металл хрупок и способен расколоться или дать трещину от удара. Соответственно, нужно приобрести защитные кожухи, которые снизят теплопроводность. Их сложно установить хотя они надёжны, а эксплуатация не зависит от химического состава труб.

Почти идентичное описание можно дать меди. Следует отметить, что она гораздо дороже, но в 3—5 раз лучше передаёт температуру в комнату. Соответственно, требуется обвязка небольшого размера. Среди недостатков:

• хрупкость;
• плохая совместимость с другими металлами;
• высокие требования к теплоносителю;
• обязательное заземление.

Материал следует выбирать по личным предпочтениям, но также важно провести расчёты. Они помогут заранее посчитать необходимые габариты установки с каждым типом металла

По форме исполнения: секционные, змеевиковые

Секционные регистры делают из участков труб большого диаметра. Их соединяют патрубками для допуска воды. Последние выполняют из того же металла, а их размер должен соответствовать подводящей обвязке.

Устройства рекомендуется устанавливать вместе с циркуляционным насосом, поскольку в них создаётся избыток гидравлического сопротивления.

Создание секционных устройств несложно. Болгаркой вырезают несколько регистров, соединения между ними. Систему собирают одним из двух способов. В сплошной переходы осуществляют с каждого края, а в ступенчатой — чередуя. В последнем случае у параллельных сторон размещают стойки в виде металлических пластин.

Змеевиковые делают из единого участка трубы. Её изгибают, что делает процесс создания затруднительным. Это касается самостоятельной работы: на производстве подобные устройства нередки. Для ускорения работы крайние стороны, около поворотов, соединяют между собой.

Для безопасности между изгибами устанавливают небольшие пластины, которые поддерживают верхние части.

Секционные незначительно лучше для циркуляции, при этом гораздо проще изготовляются. Змеевиковые выглядят немного эстетичнее и хорошо сочетаются с трубчатым электрическим нагревателем.

Расчет теплоотдачи регистра отопления

Как рассчитать теплоотдачу?

Требуемое количество материала можно рассчитать, исходя из температурных параметров, которые требуется получить в помещении. На бытовом уровне этот шаг обычно пропускают – делают регистры отопления своими руками «на глазок» по принципу «чем больше, тем лучше».

Но лучше произвести простые расчёты теплоотдачи, для чего не нужно быть математиком. Потребуется лишь:

1. Вычислить площадь помещения.
2. Узнать о свойствах теплопередачи стали.
3. Подобрать оптимальный диаметр трубы.

Площадь помещения рассчитывают умножением размера его длины на размер ширины (S = L*W). Однако для более точных расчётов рекомендуется вычислить объёмный параметр, добавив к вычислениям значение высоты (H).

Так, окончательная расчётная формула приобретает вид:

V = L*W*H

К примеру, требуется вычислить V помещения, где длина 5 м, ширина 3 м, высота 2.15 м. Получают объём помещения: V = 5*3*2.15 = 30.25 м3. Опираясь на это базовое значение, следует вести дальнейшие расчёты, определяющие количество тепла, размеры и число регистров отопления для изготовления своими руками.

Сваренные своими руками регистры отопления – блоки, состоящие из шести стальных труб диаметром свыше 100 мм. Такие батареи, сделанные без надлежащего расчёта, способны перегреть обслуживаемое помещение

Прежде всего, рассчитывается требуемое количество тепла на вычисленный объём помещения для достижения необходимой внутренней температуры (Вт):

Qп.т = V * k (Tвн – Tнар),

где V объём помещения; k – коэффициент теплопередачи стен здания; Tвн – температура внутри; Tнар – температура снаружи.

Количество тепла выделяемого одним регистром можно рассчитать по формуле:

Qр = q * L * (1-n),

где: q – тепловой поток от каждой горизонтальной и вертикальной трубы регистра (примерно 20-30 Вт/м); L – длина вертикальных и горизонтальных труб регистра (м); n – коэффициент неучтённых тепловых потоков (для металлических труб – 0,1).

К категории неучтенных потерь тепла также относится вытяжка в гараже. Если установлен механический тип, коэффициент n требуется увеличить, как минимум до 0,2.

Число регистров, соответственно, определяется формулой:

Nр = Qп.т. / Qр

Подобная методика расчётов специалистами-проектировщиками, скорее всего, будет оцениваться как упрощённая и грубая форма. Однако такой подход всё-таки видится более рациональным действием, чем расчет и изготовление регистров своими руками на глазок, без каких-либо расчётов.

Какие бывают

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.

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.

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.

• 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 регистров: основные этапы

Конечно же, прежде чем приступать к изготовлению отопительных приборов этого типа, следует составить их подробные чертежи. Расчет регистров отопления при самостоятельном изготовлении производится обычно в два этапа:

• определяется общий показатель необходимой теплоотдачи для эффективного отопления здания;
• рассчитываются сами регистры.

При расчете регистров при этом определяют:

• необходимый диаметр труб;
• число секций;
• шаг между секциями;
• длину отрезков-секций.

Считается, что оптимальным диаметром труб для сварки отопительных регистров своими руками для хозблока или дома является 32 мм. При желании для сборки подобных приборов можно, конечно же, взять и более габаритный материал. Однако все же считается, что для установки в малоэтажном здании подходят лишь регистры, собранные из труб диаметром не более 80 мм.

Если приборы будут сварены из слишком толстой трубы, обратку и подачу в сети отопления частного жилого здания придется подключать к очень мощному котлу, установка которого, скорее всего, будет экономически нецелесообразной.

Длину секций при расчете регистров определяют, конечно же, прежде всего с учетом планировки данного конкретного помещения. В большинстве случаев такие приборы сваривают своими руками из отрезков труб длиной в 1 м.

Расстояние между секциями в собранном самостоятельно регистре должно быть достаточно большим. Чем дальше будут отстоять друг от друга трубы, тем эффективнее прибор будет обогревать помещения. Чаще всего при сборке регистра горизонтальные секции располагают на расстоянии в 1.5 диаметра использованных для его изготовления труб.

Основная классификация

Достоинства оборудования

Основными достоинствами данной разновидности теплообменника можно считать:

• удобство в эксплуатации;
• легкость обслуживания (чистки);
• наличие большой теплоотдающей площади при малых габаритах;
• высокая пожаробезопасность;
• экономный расход электроэнергии при наличии ТЭНа;
• возможность использования в качестве полотенцесушителя;
• широкая область применения – можно устанавливать на складах, в производственных цехах, торговых павильонах и офисных зданиях, а также в больницах и поликлиниках.

Выводы

Если вы решили оборудовать свой дом данным типом отопительных приборов, советуем тщательно разобраться в особенностях его работы, а также изучить тонкости создания и установки регистров. Дополнительная справочная литература очень вам в этом поможет.

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 Dв мм заносим

в ячейку D3: 108,0

1. Длину регистра (одной трубы) Lв м записываем

в ячейку D4: 1,250

1. Количество труб в регистре Nв штуках пишем

в ячейку D5: 4

1. Температуру воды на «подаче» t пв °C заносим

в ячейку D6: 85

1. Температуру воды на «обратке» t ов °C пишем

в ячейку D7: 60

1. Температуру воздуха в помещении t вв °C вводим

в ячейку D8: 18

1. Вид наружной поверхности труб выбираем из выпадающего списка

в объединенных ячейках C9D9E9: «При теоретическом расчете»

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

в ячейку D10: 0,00000005669

1. 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:

1. Степень черноты излучающих поверхностей труб εавтоматически определяется 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.)

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

в ячейке D14: =(D6+D7)/2 =72,5

t ст =(t п +t о)/2

1. Температурный напор dt в °C рассчитываем

в ячейке D15: =D14-D8 =54,5

dt=t ст — t в

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

в ячейке D16: =1/(D8+273) =0,003436

β=1/(t в +273)

1. 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

1. 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

1. 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

1. 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

1. 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)

1. 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)

1. 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

1. Критерий Нуссельта Nu находим

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

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

1. Конвективную составляющую теплового потока Q к в Вт вычисляем

в ячейке D25: =D26*D20*D15 =462

Q к =α к *A*dt

1. 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)

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

в ячейке D27: =(D21+D25)/1000 =0,906

Q=(Q и +Q к)/1000

и в ячейке D28: =D27*0,85985 =0,779

Q’=Q*0,85985

1. 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!

Расчет мощности регистра отопления

Как сделать самодельный регистр из профильных, гладких стальных труб

Сварочные работы, лежащие в основе изготовления регистров для системы отопления, требуют наличия определённого количества разных инструментов и материалов.

Инструменты и материалы для изготовления своими руками

Кроме сварочного аппарата, потребуются следующие приспособления:

• для резки: болгарка, плазморез или газовая горелка (резак);
• рулетка и карандаш;
• молоток и газовый ключ;
• строительный уровень;

Материалы для сварки:

• электроды, если используется электросварка;
• проволока, если газовая;
• кислород и ацетилен в баллонах.

Порядок проведения работ: как сварить конструкцию?

В зависимости от выбранного типа конструкции (секционные или змеевиковые) сборка регистров будет разительно отличаться. Самые сложные — секционные, потому что в них больше всего стыков разных по размеру элементов.

Перед тем как переходить к сборке регистра, необходимо сделать чертеж, разобраться с размерами и количеством. Они зависят от теплоотдачи трубы. К примеру, 1 м трубы диаметром 60 мм или сечением 60х60 мм толщиною 3 мм предназначается для обогрева 1 м² площади отапливаемого помещения с учётом, что высота потолков не превышает 3 м.

Первое, что необходимо сделать, это нарезать из выбранной трубы отрезки в соответствии с расчётной длиною секций. Торцы обязательно шлифуются и очищаются от окалин и заусенец.

Перед тем как собрать секционные приборы, нужно нанести на них разметки, по которым будут устанавливаться перемычки. Обычно это 10—20 см от краёв секционных труб. Тут же на верхнем элементе делается отметка, где будет установлен сгон для воздухоотводчика (крана Маевского). Он располагается на противоположной стороне и по краю секции, и по внешней плоскости.

1. Газовой горелкой или плазморезом в трубах по отметкам делаются отверстия с учётом, чтобы в них могла войти труба перемычки.
2. Вырезаются из труб меньшего диаметра сами перемычки в 30—50 см.
3. Из металлического профиля вырезаются отрезки такой же длины, что и трубные перемычки. Их устанавливат в виде опор под трубы секций с противоположной стороны от установки элемента примыкания.
4. Вырезаются из листового металла толщиною 3—4 мм заглушки по форме основной трубы (круг или прямоугольник). В двух из них делаются отверстия для сгонов, к которым будут через отсекающие краны подключаться контур подачи и обратки системы отопления.
5. В первую очередь к секциям привариваются заглушки.
6. К последним привариваются сгоны.
7. Производится сварка перемычек с трубными секциями.
8. Тут же прикрепляются сваркой и опорные элементы из вырезанных стальных профилей.
9. Приваривается патрубок для установки крана Маевского.
10. Все швы зачищаются болгаркой и шлифовальным диском.

Процесс сборки и сварки лучше проводить на ровной плоскости, на которую укладываются два или три деревянных бруска (их можно заменить стальными профилями: уголком или швеллером). Именно на брусках параллельно друг другу раскладываются трубные отрезки с учётом расстояния между секциями. Как только конструкция будет собрана прихватками, можно начинать провар всех швов, вращая прибор так, чтобы сварка производилась только в горизонтальной плоскости.

Что касается монтажа регистров. В зависимости от того, к какой плоскости они будут крепиться, необходимо продумать и крепёжные детали. Есть несколько часто используемых вариантов.

Если прибор будет опираться на напольное основание, то под него устанавливают ножки. Если он будет крепиться к стене, то используют обычные кронштейны с загнутыми крюками вверх.

После полной сборки регистра, его надо проверить на герметичность швов. Для этого один из сгонов закрывают резьбовой заглушкой, а через второй заливают воду. Проверяются сварочные швы. Если обнаружен подтёк, то дефектное место ещё раз проваривают и зачищают. После всех проведённых операций прибор окрашивают.

Изготовление змеевикового регистра намного проще. Во-первых, отводы — готовые заводские детали, которые подбираются по диаметру трубной секции. Во-вторых, они варятся между собой точно так же, как и с трубой.

Сначала соединяют по два отвода между собой. Полученный С-образный фитинг последовательно соединяют с концами двух труб, объединяя их в единую конструкцию. В двух свободных торцах регистра устанавливаются заглушки, в которых предварительно проделываются отверстия, и привариваются сгоны.

Уменьшение теплоотдачи.

Виды отопительных регистров