Расчет регистра отопления

Теплоотдача регистров отопления из гладких труб. Расчет в Excel.

Теплоотдача регистров отопления(скачать калькулятор)

Регистр отопления из четырех гладких труб и схема движения теплоносителя показаны на рисунке, представленном ниже.

Включаем компьютер, MS Office и начинаем расчет в Excel.

Исходные данные:

Исходных данных не много, они понятны и просты.

1. Диаметр труб D в мм заносим

в ячейку D3: 108,0

2. Длину регистра (одной трубы) L в м записываем

в ячейку D4: 1,250

3. Количество труб в регистре N в штуках пишем

в ячейку D5: 4

4. Температуру воды на «подаче» tп в °C заносим

в ячейку D6: 85

5. Температуру воды на «обратке» tо в °C пишем

в ячейку D7: 60

6. Температуру воздуха в помещении tв в °C вводим

в ячейку D8: 18

7. Вид наружной поверхности труб выбираем из выпадающего списка

в объединенных ячейках C9D9E9: «При теоретическом расчете»

8. Постоянную Стефана-Больцмана C в Вт/(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 автоматически определяется по выбранному виду наружной поверхности

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

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

11. Среднюю температуру стенок труб tст в °C вычисляем

в ячейке D14: =(D6+D7)/2 =72,5

12. Температурный напор dt в °C рассчитываем

в ячейке D15: =D14-D8 =54,5

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

в ячейке D16: =1/(D8+273) =0,003436

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*tв 2 +0,000000086895*tв+0,000013306

15. Критерий Прандтля Pr определяем

в ячейке D18: =0,00000073*D8^2-0,00028085*D8+0,70934 =0,7045

Pr=0,00000073*tв 2 -0,00028085*tв +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*tв 2 +0,0000793717*tв+0,0243834

17. Площадь теплоотдающих поверхностей труб регистра A в м 2 определяем

в ячейке D20: =ПИ()*D3/1000*D4*D5 =1,6965

18. Тепловой поток излучения с поверхностей труб регистра отопления Qи в Вт вычисляем

в ячейке D21: =D10*D13*D20*((D14+273)^4- (D8+273)^4)*0,93^(D5-1) =444

19. Коэффициент теплоотдачи при излучении αи в Вт/(м 2 *К) рассчитываем

в ячейке D22: =D21/(D15*D20) =4,8

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 Qк в Вт вычисляем

в ячейке D25: =D26*D20*D15 =462

23. А коэффициент теплоотдачи при конвекции αк в Вт/(м 2 *К) определяем соответственно

в ячейке D26: =D24*D19/(D3/1000)*0,93^(D5-1) =5,0

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

в ячейке D27: =(D21+D25)/1000 =0,906

и в ячейке D28: =D27*0,85985 =0,779

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

и в ячейке D30: =D29*0,85985 =8,4

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

Расчеты многократно подтверждены практикой!

Теплотехническим расчетам на этом сайте посвящены также статьи: «О тепловой энергии простым языком!», «Расчет водяного отопления за 5 минут!». В них 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:

α1≈2000…3000 Вт/(м 2 *К) – коэффициент теплоотдачи между водой и внутренней стальной стенкой

sст≈0,002…0,005 м – толщина стенок труб

λст≈50…60 Вт/(м*К) – коэффициент теплопроводности материала стенок труб

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 теплопередачи k не является постоянной величиной для конкретного прибора отопления и значительно меняется при изменении температурного напора dt!

Как сделать регистр отопления своими руками: инструкция по сборке и монтажу

Радиаторы отопления – элементы инженерных сантехнических систем, функционально предназначенные нагревать воздух помещения. Согласно СНиП (2.03.01-84) в любом помещении следует применять радиаторы, соответствующие расчётам теплового баланса. Для поддержания нормальной температуры внутри зданий их вполне достаточно.

Однако для гаража или небольшой мастерской лучше сделать регистр отопления своими руками. По габаритам и теплоотдаче этот прибор выходит за пределы параметров классических конструкций, но для указанных помещений подходит гораздо больше. В представленной нами статье подробно изложена технология его изготовления.

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.

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.

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 м 3 . Опираясь на это базовое значение, следует вести дальнейшие расчёты, определяющие количество тепла, размеры и число регистров отопления для изготовления своими руками.

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.

Выбор конфигурации отопительного прибора

Самодельные конструкции радиаторов в основном делаются на основе металлических труб диаметром 80 – 150 мм.

Конструктивные особенности ограничиваются двумя вариантами исполнения:

  1. Решётка.
  2. Змейка.

Решётчатое исполнение батареи отопления отличается от «змейки» несколько иным построением контура, причём, в зависимости от вариаций в таких батареях, распределение теплоносителя может быть разным.

Змеевиковые конструкции фактически имеют однообразное исполнение, предполагающее строго последовательное движение теплоносителя.

Решётчатые регистры строятся по разной схематике:

Число труб одной сборки может составлять от двух до четырёх и более. Редко, но встречается также практика изготовления однотрубных регистров.

Змеевиковая сборка обычно содержит не менее двух труб, соединённых с одной стороны глухой перемычкой, с другой – проходной перемычкой, которые изготовлены из двух трубных отводов (2х45º). Следует отметить, что исполнение регистров отопления формой змеевика используется значительно реже, чем конструкции «решётки».

Оба варианта изготовления – решётчатый и змеевиковый – можно сделать не только на основе классических круглых, но также на основе профильных труб.

Профильные трубы видятся несколько специфичным материалом, так как требуют несколько иного подхода при сборке радиаторов отопления. Однако регистры из профильной трубы получаются более компактными и занимают меньше полезного пространства, а этот фактор тоже немаловажен.

Инструкция по изготовлению радиатора

Чтобы собственноручно сделать регистр отопления, рекомендуется изначально провести необходимые расчёты (методика выше по тексту). И дело здесь не в экономии ресурсов, а в том, чтобы сделать батареи, реально полезные во всех отношениях.

Переживать зимний период с открытыми форточками – этот вариант подходит для «моржей». Все остальные, кто не входит в группу закалённых людей, рискуют получить серьёзную простуду. А мощные батареи отопления – это также плохо, как и слишком слабые.

Итак, расчёт сделан, можно приступить к выбору материала.

Экономичным и вполне подходящим выбором для самодельной конструкции можно считать стальные трубы и выпускаемые для стальных труб фитинги к ним:

Могут потребоваться и вентили, которые зачастую непосредственно на регистрах не ставятся. Пригодились бы навыки в производстве и знание технологии газосварки, если ими обладает будущий исполнитель.

Подготовка и сварка труб

Согласно расчётным параметрам длины, трубы будущего радиатора нарезаются по размеру. Для резки удобный инструмент – дисковая пила. Затем из металлического листа вырезают заглушки на торцы труб. Круглой формы заглушки удобно резать кислородным резаком.

Прежде всего, на поверхности металлического листа мелом размечают круги нужного диаметра и затем аккуратно режут. Часть нарезанных блинов (количество рассчитывают) делают с отверстиями под патрубки ввода и вывода теплоносителя.

Также сразу рекомендуется вырезать отверстия (одно или два, в зависимости от проекта сборки) в стенке каждой трубы, с отступом от торцевой кромки на 100 – 150 мм. Эти отверстия предназначены для проходного соединения труб в процессе сборки батареи.

После резки отверстий рекомендуется очистить внутреннюю область каждой трубы от шлака и окалины. Далее по торцам труб ставят блины и качественно обваривают по кругу. На первой и последней трубе завариваются по одному блину с отверстием.

Сборка батареи отопления

Готовые трубы необходимо объединить в батарею. Для этого определяются с конфигурацией радиатора (если решено изготовить решётчатую конструкцию). Исходя из принятого выбора конфигурации, готовят перемычки – проходные и глухие.

Материалом для перемычек обычно служат трубы малого диаметра. Например, d = 25 мм или d = 32 мм. Также подготавливают трубки для патрубков подачи/обратки (длина 150 – 200 мм, диаметр 25 – 32 мм).

Подготовленные для регистра отопления трубы (2 – 3 – 4) раскладывают на ровной поверхности, выравнивают по торцевым кромкам. Первая (верхняя) и последняя (нижняя) выкладываются торцевыми кромками с отверстиями, согласно выбранной схеме подключения: односторонняя (вход и выход на одно стороне) или двухсторонняя (вход и выход по разные стороны).

Останется только аккуратно заварить проходные и глухие перемычки между трубами, входной и выходной патрубок, после чего регистр отопления готов к установке в систему. Перед работой начинающему мастеру потребуется изучить правила электросварки, детально описанные в посвященной этому вопросу статье.

Особенности конструкции «змейка»

Змеевиковый регистр собирается немного иначе. Здесь вместо вертикальных перемычек используются металлические отводы, с помощью которых соединяются торцевые части отдельных труб.

Для сборки регистра змейкой необходимо:

  1. Выложить трубы на ровной поверхности.
  2. Сварить из парных отводов 45º дуговые отводы.
  3. Соединить дуговыми отводами парные трубы регистра с каждой стороны.
  4. Начальный и концевой торец первой и последней трубы закрыть заглушками с патрубками.

Регистры отопления змеевиком получаются крупногабаритными за счёт ограничения возможности регулировки межтрубного расстояния. В этом плане «змейки» превосходят в параметрах решётчатые конструкции. Однако с точки зрения эффективности хода теплоносителя, «змейка» выглядит более предпочтительным вариантом.

Внутри таких регистров практически не образуются воздушные пробки, что характерно для изделий вида «решётка» К тому же, благодаря дуговым отводам большого диаметра, змеевиковые конструкции обладают меньшим гидравлическим сопротивлением. Тем не менее, делают подобные регистры своими руками достаточно редко.

Отличие профильных регистров

Интересной конструкцией по сравнению с описанными выше является регистр, сделанный из профильной трубы. Более компактные, но не менее эффективные батареи собирают практически по той же технологии.

Особенностями сборки можно отметить лишь подготовку и подгонку межтрубных перемычек. Как правило, сварка здесь не используется. Достаточно иметь хороший металлорежущий инструмент.

Торцы межтрубных перемычек и непосредственно регистровых труб подрезают под углом 45º, добиваясь точного совпадения по граням на линии соединения. Если выполняется сборка регистра вида «решётка», межтрубная перемычка делается с угловыми срезами по торцам и прямыми вырезами по точкам подвода центральных труб.

Читайте также:  Рабочее место у окна в детской: фото и идеи для обустройства

После подготовки перемычки ставят по месту и аккуратно обваривают. На «змейках» дополнительно ставят глухие арматурные перемычки параллельно проходным.

Самодельные регистры широко применялись для бытовых нужд в недалёком прошлом. Теперь этот вид отопительных приборов используется реже.

Альтернативой регистрам, особенно если гараж не подключен к централизованной системе отопления, послужит чудо печка на солярке. С методикой ее изготовления ознакомит предложенная нами статья.

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.

Регистр из гладких труб чертеж

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.

Преимущества и недостатки приборов

Самодельные металлические либо алюминиевые приборы отличаются от обычных радиаторов собственными размерами. Они состоят из некоторых труб, диаметр которых превосходит 32 мм. Для организации циркулирования теплоносителя трубы объединены между собою патрубками.

Чем обусловлена популярность данных устройств теплоснабжения? Прежде всего, перспективой самостоятельного производства. Можно сделать биметаллические приборы, металлические либо с алюминиевых труб.

До того как подсоединить регистры отопления, следует тщательно изучить все их стороны.

Преимущества:

  1. Продолжительный срок эксплуатации. Для металлических и алюминиевых модификаций он может достигать 25 лет. При этом возможность поломки будет наименьшей.
  2. Значительная теплоотдача. Это обуславливается тем, что мощность приборов превосходит этот параметр у традиционных радиаторов и батарей. Связано с большим размером теплоносителя.
  3. Простой монтаж и эксплуатация. Так как верно определить приборы может любой, кто хоть немного знаком с инструкциями организации теплоснабжения, они могут использоваться в зданиях всех видов. Но чаще всего их можно повстречать в системе отопления производственных, управленческих и торговых помещений.

Но, помимо этого, необходимо учитывать возможные минусы, которыми может обладать регистр из металлической гладкой трубы:

  1. Большой размер теплоносителя. Это приводит к его стремительному остыванию.
  2. Наименьший показатель конвекции воздуха. Уменьшает результативность работы теплоснабжения.
  3. Неприглядный внешний вид. Чаще всего это относится к самодельным системам.

Правильно вычисленная теплоотдача отопления непосредственно зависит от конструкции прибора. В настоящее время применяется ряд типов данных устройств теплоснабжения, различающихся не только используемым материалом производства, но и наружным видом.

Особенности конструкции

Отопительные регистры применяются в большей степени в промышленных цехах, технических комнатах, а, кроме того, в квартирах и собственных домах. Регистры распространены во многих помещениях с высокими санитарными требованиями, к примеру, в медицинских организациях и школах.

По типу системы регистры отопления разделяются на разборные и змеевиковые устройства:

  1. В секционных регистрах трубы объединяются между собою перемычками наименьшего диаметра — такой вид соединения определён в основном несложностью монтажа. Дистанция меж трубами регистра рассчитывается по формуле D+50 мм, где будет D — диаметр трубы. При соблюдении правила взаимное облучение труб будет сведено к минимуму, как результат — возрастает теплообмен.
  2. В регистрах змеевикового вида трубы объединяются с торца, при помощи отвода, диаметр которого равный диаметру труб. Небольшое повышение стоимости продукта при этом возмещается огромной площадью поверхности, и как результат — большей отдачей отопительного устройства. Ко всему прочему змеевиковый регистр обладает меньшим гидравлическим противодействием, чем секционный, что дает возможность использовать в системе отопления менее сильные, но более экономные и дешёвые насосы.

Торцевые заглушки труб могут быть как тонкие, выпуклой формы, так и эллиптические. Такие заглушки рекомендовано использовать в системах с наиболее большим давлением теплоносителя, а, кроме того, в украшающих целях, для того чтобы добавить устройству наиболее интересный внешний вид. При надобности наружный сектор регистра в дополнение снабжается фитингом под клапан дегазации.

Существует ещё одна вариация — независимый регистр с ТЭНом. Оборудование подобного типа не требует подсоединения к системе отопления, так как теплоноситель разогревается электричеством, при помощи интегрированного ТЭНа. Во время проектирования подобных регистров мощность ТЭНа выбирается соответственно участка плоскости устройства: перегревание может спровоцировать излишнее увеличение и вытекание теплоносителя через аварийный клапан. При малой мощности ТЭНа эффективность устройства будет ниже его возможных возможностей.

Наружный сегмент независимого регистра в неотъемлемом порядке снабжается фитингом, который первоначально применяется для заливки теплоносителя внутрь, а потом используется для подсоединения аварийного клапана или расширительного бака — и в таком случае применяется для компенсации расширения теплоносителя при согревании.



Как правильно сварить регистр отопления

Сборка отдельных элементов конструкции воедино осуществляется посредством сваривания металла. Это можно сделать любым удобным для вас способом. Как правильно сварить регистр отопления? На самом деле все зависит от того, какой у вас сварочный аппарат:

Самое широкое распространение имеют электродуговые ручные сварочные аппараты, так как они самые дешевые и простые. Таким аппаратом можно как соединять металлические детали, так и резать их. На больших деталях нужно прорезать отверстия для патрубков. Делать это надо возле края, отступив один диаметр патрубка. На средней секции будет четыре отверстия, на первой и крайней – по два.

Отверстия для соединительных патрубков

После этого на ровной горизонтальной поверхности выкладываем все элементы в одну конструкцию и делаем прихватки у основания патрубков. Нужно делать либо две прихватки по экватору патрубка, либо три равномерно по всей окружности, как в значке мерседеса. Если расположение прихваток будет неправильным, то деталь во время сваривания может повести. Убедившись в правильности геометрии регистра, можно переходит к свариванию.

Во время работы в плавильной ванночке нужно поддерживать высокую температуру, и распределять расплавившийся металл. Электрод постоянно должен двигаться по определённой траектории. Как сварить регистр отопления, самые простые траектории движения электрода:

Важнейший момент – это формирование корня шва на прихватке и выход из прихватки. Процесс выполняется с отрывом, так как сварщику нужно менять положение электрода. Хотя при должной сноровке можно варить и без отрыва. После того как шов остынет нужно молотком сбить шлам. Итак, осталось только заварить торцы заглушками, которые нужно предварительно вырезать из металла такой же толщины.

Кстати, для производства регистров нужно брать сталь не менее трёх миллиметров.

В итоге у нас получилась заготовка, в которой в дальнейшем будут вырезаны отверстия для подачи и обратки, а также воздухоотводчика. Воздухоотводчик, тот же кран Маевского, выводит воздушные карманы, которые уменьшают КПД теплообменника. Также можете более подробно прочитать про воздух в системе обогрева. Подключение регистров к системе отопления – это последний этап, после которого можно проводить гидравлическую проверку и вводить оборудование в эксплуатацию.

Читайте про ремонт радиаторов отопления, как выполнить и когда это уместно.

Помимо этого данная заготовка может быть использована для изготовления регистра с электрическим тэном. В нижнем торце вырезается отверстие для тэна, а в верхней части устанавливается расширительный бак открытого типа.

Материалы для изготовления

В качестве использованных материалов для производства регистров применяются трубы ВГП и электросварные трубы из стали (по ГОСТу 10704−91 и другие). Сплав обладает абсолютно всеми данными, нужными для отопительных устройств: устойчивость к большим температурам и давлению, наименьшее тепловое увеличение (в установленном спектре температур), значительная теплопроводимость, ударостойкость (что важно при применении в производственных помещениях), продолжительный период эксплуатации в отопительных системах.

Для того чтобы удостовериться в качестве сварки и надёжности швов, отделанные регистры отопления подвергаются прессовке и гидравлическим испытаниям. Указатель заполняется жидкостью, достигается излишнее давление, как правило, 1.6 МПа. В случае если при этом обнаруживают течь, жидкость объединяется, производится заваривание обнаруженных отверстий, после чего процесс повторяется.

Расчёт

Существуют методы вычисления характеристик отопительных приборов. Они отличаются верностью вычислений. Однако для организации теплоснабжения с поддержкой металлических либо алюминиевых регистров отопления рекомендовано обратиться к услугам специалистов. Другой вариант — пользоваться специальным программным обеспечением.

Однако в отдельных случаях необходимо верно продумать отопительный прибор самостоятельно. Для этого можно пользоваться простой схемой. Предварительно следует знать следующие характеристики:

  1. Общая область обогреваемого здания.
  2. Коэффициент теплоотдачи использованного материала изготовления регистра.
  3. Диаметр труб, применяемых для изготовления

Зная характеристики, можно рассчитать мощность устройства.

Расчёт регистров из гладких труб, их количества и параметров, требуемых для подогрева того либо другого здания можно осуществить только приблизительно с существенной долей погрешности. Это объясняется большим количеством условий, от которых зависит температура в помещении, таких как: толщина стенок, свойство теплоизоляции помещения, количество и площадь проёмов (а, кроме того, общая площадь щелей в них), интенсивность проветривания, температура внешнего воздуха, скорость ветра.

Поэтому число частей в регистрах и число самих отопительных приборов правильнее планировать «с запасом», а распоряжаться температурой в комнате можно меняя режимы работы отопительного котла. Тем не менее имеется неофициальный стандарт: для обогрева 1 кв. метра здания с высотой потолков 3 метра нужен 1 метр трубы диаметром 60 мм.

Производство отопительных регистров

Если вы хотите изготовить такой теплообменник своими руками, вам понадобится произвести расчет регистра отопления. Для этого удобнее всего воспользоваться такой формулой:

Q = Пихdнхlхkх(tг — to)х(1 — ηиз), где:

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

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

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

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

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

Подключение

Подключение устройств в отопительную систему может быть реализовано с помощью сварки, резьбовых и фланцевых соединений — подбор того либо другого вида соединения зависит от полезных особенностей отопительной системы. В случае если устройство состоит из значительного числа частей и труб большего диаметра, имеет значение применять подставки и крепления, поддерживающие регистр не только лишь внизу, но и в середине, для того чтобы разделить вес и не формировать чрезмерную нагрузку на нижний сектор. Обратите внимание, для наибольшей производительности регистр предпочтительно устанавливать ближе к полу.

Виды регистров отопления

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

Секционные

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

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

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

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

Какие бывают регистры отопления – выбор, расчет, характеристики

Отопительные регистры – специальные приспособления, которые используются для увеличения эффективности теплообмена между средой в помещении и теплоносителем. Они устанавливаются в отопительных системах промышленных, производственных и складских помещений, а также жилых и офисных зданиях. Что это за приспособления, и каковы их преимущества, расскажем в материале ниже.

Разновидности отопительных регистров

По строению регистры отопления представляют собой стальные трубы, совмещенные с системой отопления патрубками меньшего диаметра. Различают 2 основных типа регистров отопления.

Секционные

Секционные стальные регистры отопления из гладких труб могут состоять как из одной, так и из нескольких отрезков, концы которых закрыты заглушками. Входящая труба с теплоносителем врезается в верхнюю часть секции. Перемещаясь из стороны в сторону, вода постепенно заполняет всю секцию.

Для изготовления данного вида теплообменника используются гладкие стальные трубы сечением 25-400 мм. Чаще всего применяют трубы 76, 89, 108 и 159 мм в диаметре. Врезку входных и выходных патрубков можно выполнять на резьбе, фланцевым соединением или сваркой.

Читайте также:  Ремонт стиральных машин Bosch своими руками

Дополнительно оборудование оснащено штуцером с резьбой, в который подключается воздухоотводчик. Такие стальные регистры рассчитаны на максимальное давление теплоносителя в пределах 10 кгс/см 2 или 1 МПа.

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

Змеевиковые

В отличие от секционного, змеевиковый теплообменник представляет собой одну длинную трубу, изогнутую в форме буквы S. В нем используются трубы аналогичного сечения, причем участков их сужения не наблюдается.

Благодаря особой форме конструкции увеличивается теплоотдача регистров отопления данного типа и снижается гидравлическое сопротивление теплоносителя.

В большинстве случаев регистры отопления изготавливаются из труб с гладкими стенками из высокоуглеродистой стали. Однако можно встретить и приборы из нержавеющей или низколегированной стали, а также чугунные.

Благодаря использованию регистров отопления, даже если они имеют компактный размер, можно добиться высокой эффективности обогрева. В связи с этим данные приборы активно применяются в промышленных и складских помещениях больших размеров.

Стоит отметить, что применение регистров особенно актуально в помещениях, к которым предъявляются повышенные требования санитарной и пожарной безопасности.

Расчет регистров отопления – как рассчитать правильно

Принимая решение об установке данного вида теплообменников в своей квартире, стоит определиться, как рассчитать регистры отопления.

Для этих целей используют следующую формулу:

π = 3,14 – постоянная величина;

dн – внешнее сечение трубы, м;

L – длина отрезка, м;

tо – температура воздуха в здании, в котором будет монтироваться регистр;

tr – температура воды, циркулирующей в трубопроводе;

k – коэффициент теплопередачи, значение которого равно 11,63 Вт/м 2 ℃;

ηиз – коэффициент теплопередачи изоляции. Если прибор изолирован, значение ηиз=0,6-0,8. В приборах без изоляции такой коэффициент равен нулю.

Произведем расчет регистров отопления для трубы сечением 159 мм и длиной 5 м. Температура воды в контуре составляет 80 ℃, а температура воздуха в комнате – 23 ℃.

Результат расчета регистров из гладких труб для отопления показал мощность теплообменника, в котором использована одна горизонтальная труба. Если он состоит из нескольких рядов, для каждого последующего уровня применяется понижающий коэффициент 0,9.

Чтобы не вникать в подробности, как рассчитать количество регистров отопления, можно воспользоваться онлайн калькуляторами, однако их результаты довольно часто остаются далекими от истины. В связи с этим желательно все-таки разобраться с формулой и выполнить расчет регистров отопления из труб, чтобы проверить, насколько правильный результат выдает калькулятор.

Во время установки отопительных регистров следует придерживаться требований ГОСТа. Поскольку соединение должно быть прочным и надежным, чтобы выдержать массу прибора находящимся внутри теплоносителем, потребуется сварочный аппарат.

Характеристики устройств

Отопительные регистры имеют несколько качеств, отличающих их от иных отопительных приборов:

Стоит отметить, что чем больше совокупная площадь поверхности прибора, тем выше его теплоотдача. В свою очередь, площадь зависит от сечения трубы и длины секции.

Обратите внимание, что эффективность оборудования будет зависеть от количества уровней и отступа между ними, конфигурации прибора (S-образной или секционной), типа используемого материала, а также наличия изоляции и свойств теплоносителя.

В большинстве случаев регистры отопления обладают такими характеристиками:

  1. Для теплообменника использованы электросварные трубы из углеродистой стали.
  2. Соединение труб выполнено одним из способов – фланцевое, на внешней резьбе, и сварное.
  3. Максимальное значение давления – 10 кгс/м 2 .
  4. Сечение труб в секциях – 32-219 мм.
  5. Минимальный отступ между уровнями – от 50 мм.
  6. Сечение соединительных перемычек – от 32мм.

Отопительные регистры с нагревательным элементом

В тех случаях, когда в помещении невозможно проложить отопительные трубы, устанавливают особый вид регистров – с ТЭНом. Его мощность колеблется в пределах 1,6-6 кВт, а требуемое рабочее напряжение 220 В при частоте переменного тока 50 Гц.

Иногда в комплект с прибором входит циркуляционный насос, который обеспечивает эффективную теплоотдачу отопительного регистра благодаря усиленной циркуляции теплоносителя.

Если оборудование работает автономно, его заполняют антифризом. В таком режиме ТЭН способен поддерживать температуру поверхности в пределах 80 ℃.

В тех случаях, когда приборы встроены в общую отопительную систему, ТЭН включается в момент падения температуры теплоносителя, или же отключается, если необходимости в нем нет.

Достоинства оборудования

Основными достоинствами данной разновидности теплообменника можно считать:

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.

Регистры отопления: изготовление, применение, характеристики

Регистр отопления – это составная часть системы отопления, прибор, состоящий из нескольких параллельно расположенных горизонтальных гладких труб. Данная разновидность отопительных приборов не завоевала особой популярности среди частных домовладельцев и этому есть объективные причины. Система отопления на основе регистров обладает большим объемом теплоносителя, для нагрева которого требуется потратить гораздо больше энергии, чем в случае с обычными радиаторами.

Мобильный отопительный регистр с встроенным ТЭНом позволяет в случае аварийной ситуации за короткое время переместить прибор на другое место.

Область применения

В настоящее время водяные регистры отопления по большей части применяются на производствах (мастерские, цеха, складские помещения, ангары и другие строения с большими площадями). Большой объем теплоносителя и крупные габариты позволяют регистрам эффективно отапливать такие помещения.

Использование отопительных регистров в промышленных зданиях обеспечивает наиболее оптимальный КПД системы отопления. В сравнении с чугунными или стальными батареями, регистры характеризуются лучшей гидравликой и теплоотдачей. Относительно невысокая стоимость их изготовления снижает затраты на установку всей заводской системы отопления. Помимо этого, они не дороги в эксплуатации.

Также регистры рекомендованы к использованию в помещениях с высокими требованиями к санитарной безопасности (медицинские учреждения, детские сады и т.д.). Приборы легко отмываются от грязи и пыли.

Несмотря на это, понятие экономичность не относится к данному виду отопительных приборов. Как уже было отмечено выше, для нагрева большого объема теплоносителя требуется множество энергии.

Регистры отопления на одном из производств пищевой промышленности в Московской области.

Отопительные регистры из стальных электросварных труб могут использоваться как в однотрубных, так и в двухтрубных отопительных системах с принудительной или самотечной циркуляцией теплоносителя (на основе воды или пара).

Преимущества

Кран Маевского в верхней части регистра.

Недостатки

Технические характеристики регистров отопления

Существуют 3 основные разновидности регистров:

  1. секционные П-образной формы;
  2. змеевиковые S-образной формы;
  3. «смешанные» (змеевиковые П-образной формы).

Основными элементами регистров отопления являются стальные трубы (либо трубы из нержавеющей стали марки 304) диаметром от 25 до 200 мм. Регистры диаметром от 25 до 100 мм применяются для отопления заводских помещений административного или хозяйственного назначения, приборы диаметром от 100 до 200 мм применяются в производственных цехах или крупных спортивных комплексах (бассейны, волейбольные, баскетбольные залы).

Что касается частных домовладений, то применение регистров является одним из наиболее неэффективных способов отопления частного дома.

2-ух трубный регистр.

Количество секций прибора может быть неограниченным и зависит только от площади помещения и требуемой теплоотдачи.

Изготовление регистров отопления

Для производства отопительных регистров используются стальные трубы различного диаметра (25-200 мм), которые свариваются между собой на расстоянии 50 мм друг от друга (снижение расстояния между трубами может привести к снижению теплоотдачи). Такое расстояние позволяет добиться максимальной теплоотдачи и свести к минимуму обоюдное излучение.

Регистр включает в себя подачу и обратку, а также установленный в верхней части прибора воздухоотводчик с шаровым краном. Патрубки на подаче и обратке могут быть выполнены в двух вариантах:

При индивидуальном заказе регистров на заводе-изготовителе, регистры могут поставляться, как уже в готовом, собранном виде, так и в разобранном виде, что позволяет сэкономить средства на логистике.

Как сделать регистр отопления своими руками?

В отличии от других отопительных приборов, для производства которых требуется сложное, дорогостоящее оборудование, водяные регистры отопления можно сделать своими руками. Основное, что потребуется для изготовления это стальные гладкие трубы и умение пользоваться сварочным аппаратом. Если варить самостоятельно, получиться наиболее дешевый вариант, если же для проведения сварочных работ придется пригласить стороннего сварщика, такой регистр может выйти дороже заводского. В этом случае следует подумать стоит ли вообще этим заниматься самому или проще купить заводской прибор.

Схема подключения регистров отопления.

Итак, если регистры изготавливаются для использования в частном доме, понадобятся следующие инструменты и материалы:

Переносной отопительный регистр с расширительным баком и ТЭНом.

После завершения сварочных работ и подсоединения комплектующих (воздухоотводчик кран Маевского и т.п.), регистр опрессовывается под давлением. Если течь не обнаружилась, прибор окрашивается. В случае же обнаружения течи, теплоноситель сливается, а проблемное место вновь заваривается.

Как улучшить эффективность регистров?

Регистры обладают относительно малой теплоотдающей поверхностью и для ее увеличения можно использовать металлические пластины, которые вертикально привариваются к трубам. В результате получается некое подобие ребристых труб.

4-ех трубный регистр с профильными конвекторными трубами.

Помимо этого, регистры можно улучшить таким образом, что они будут «выдавать» конвекторное отопление. Для этого, вместо металлических пластин на лицевую часть прибора вертикально привариваются круглые или профильные трубы, которые будут создавать эффект конвекции. Конвекция основана на том, что горячий воздух всегда поднимается вверх. Прохладный воздух, находящийся в районе пола, втягивается через нижнюю часть трубы и разогреваясь, поднимается вверх. Проходя по трубе воздух нагревается и выходит уже разогретый через верхнюю часть трубы.

Расчет регистров отопления из гладких труб

Расчет производиться по следующей формуле:

Таким образом, подставив значения каждого конкретного помещения рассчитывается теплоотдача нижней трубы. Верхние трубы обладают примерно на 10% меньшей теплоотдачей, чем нижняя труба.

Видео

Регистры отопления: применение, изготовление, характеристики

Для холодных регионов нашей страны монтаж системы отопления очень важный элемент. Продолжительные холодные зимы, подталкивают людей делать всевозможные системы отопления и в качестве греющих приборов использовать разнообразные металлические конструкции – такие как регистры.

Так что такое регистры отопления и где возможно, их применение?

Регистры отопления из гладких труб. Очень широкое применение нашли эти отопительные приборы. Что же это за приборы? Какова их конструктивная особенность и где больше всего нашло применение данных нагревательных элементов.

Простота изготовления регистров, нашла свое широкое применение. В крупных складах, площадь которых может составлять до 30 тысяч квадратных метров и более, применение регистров оправдано. Расположение установки регистров, как правило, по периметру здания. Регистры отопления изготавливают из гладких стальных труб. Применение гладких ВГП труб позволяет в любой мастерской, за короткое время изготовить эффективные отопительные приборы.

Купить дымоход из стали можно у нас, гарантия, доставка, монтаж, достаточно только позвонить!

Технические характеристики регистров отопления

Изготавливаются регистры, как говорилось выше, из стальных гладких труб. Диаметр труб для их от 25 мм и более. Имеются регистры отопления из труб диаметром 325 мм. Такие регистры находят свое применение на электростанциях, для отопления огромных, высотой в 60 метров цехов. Для изготовления регистров используется несколько схем. Особой популярностью пользуются регистры, выполненные из горизонтальной сборки нескольких труб. Данный вид наиболее удобен при дальнейшей эксплуатации отопительных приборов. Но существуют регистры, трубы которых расположены вертикально. Расстояние между трубами регистров рекомендован не менее диаметра труб, из которых собран сам регистр. Технические характеристики регистров отопления, не уступают техническим характеристикам иных видов отопительных приборов.

Расчет регистров отопления

Основная проблема при изготовлении регистров заключается в расчете их тепловой мощности. Для определения мощности регистра первоначально необходимо уяснить, какова суммарная потребность в кВт для всей системы отопления. То есть, сколько потребуется тепла для обогрева помещения. Расчет регистров отопления производят различными методами. Принят расчет потребности следующий. На 10 квадратных метров нужен 1 кВт. Тепловой энергии.

Читайте также:  Самый безопасный дом: советы по защите от краж

Пример для определения тепловой мощности помещения в 1500 метров квадратных. Для обогрева такой площади потребуется 150 кВт.

Для определения необходимых значений примем:

Расчет самого регистра можно выполнить по формуле:

Q = 3, 14*D*L К*(Тr-То)

где, Q – тепло от трубы

3,14 – значение П

D – диаметр трубы в метрах

L – длина трубы в метрах

К – коэффициент теплопередачи стали = 11,63

Тr – температура теплоносителя

Тo -температура в помещении

Для изготовления регистров отопления возьмем трубу диаметром 114 мм. Трубы такого диаметра изготавливаются нашей промышленностью.

Определим общую длину труб регистров: 15000/(3,14*6(суммарная длина труб регистра)*11,63*60*0.114)= 6. Из расчета, видно, что для отопления помещения площадью 1500 м2, требуется регистры, суммарная длина труб которых составляет 60 м. п. Разделив данный метраж, мы получим 10 регистров трехтрубных, длиной 2 метра. Равномерно размещенные регистры в помещении дадут нужную нам температуру.

Виды регистров отопления

К сборке регистров отопления необходимо подходить творчески. Рассмотрим особенности сборки регистров.

Нужно подготовить рабочее место.

Определиться с размерами регистра.

Определить схему сборки регистра.

Подготовить сопутствующие комплектующие для изготовления регистра.

Разберем все виды регистров отопления из гладких, ВГП труб по ГОСТ 3262.

Двухтрубные регистры

Они могут быть выполнены следующим способом. В верхнюю трубу, вварен резьбовой патрубок для подключения к подающему трубопроводу. Таков же патрубок приварен и на второй трубе, для подключения регистра к обратной трубе. Резьбовые патрубки вварены с торца труб, в предварительно просверленные отверстия в заглушках. Заглушки установлены и приварены на торцах обеих труб. В самих трубах, для соединения их между собой, может быть просверлено 2 отверстия или 4. При сборке с одним патрубком перепуском, скорость перемещения теплоносителя будет медленнее.

Сборка регистра с двумя патрубками для перепуска теплоносителя увеличивает скорость прогрева регистра отопления. Заглушки для регистров, желательно вставлять внутрь трубы. Такой вид сборки выглядит эстетично. Соединение труб регистра в одну нитку, возможно, и это часто выполняется, при помощи двух отводов равного диаметра с трубами. Отводы свариваются между собой в виде калача, затем стыкуются и привариваются к трубам.

С другой стороны, с торцов труб приваривают заглушки. Для того чтобы обе трубы были зафиксированы, между трубами приваривают патрубок, который выполняет роль крепежного элемента.

Для крепления регистра к стене, необходимо предусмотреть крепежные элементы. Они могут быть выполнены из различных материалов. Как-то стальная полоса или стальной уголок. Для каждого помещения крепление отопительных регистров индивидуально.

Трехтрубные регистры

Сборка регистров данного вида аналогична приведенной выше. Единственным отличием регистра данного типа то, что их сборка в большинстве случаев с одним перепускным патрубком. То есть отопительный регистр работает как змеевик.

Четырехтрубные регистры

Сборка четырехтрубных регистров ничем не отличается от ранее перечисленных. Используются все виды соединений труб регистра между собой. Эстетика изготовления регистров, на их функциональность не оказывает никакого значения.

Регистры отопления их преимущества и недостатки

Широкое применение регистров имеет свои преимущества и недостатки. Основным преимуществам отопительных регистров является то, что наладить массовое изготовление их займет мало времени. Помещение для изготовления регистров можно найти на любом производстве. Минимальное число занятых работников. Простота в изготовлении регистров.

Также можно найти и недостатки в отопительных регистрах. Один, и главный недостаток, дизайн. Как, 6ы не был, аккуратно собран регистр, по внешнему виду он уступает традиционному радиатору. При тех же мощностях регистр из труб имеет большие габариты.

Собранные отопительные регистры желательно зачистить и покрасить. Окраска предотвратит регистр от преждевременного появления ржавчины.

Регистр отопления своими руками

Сделать регистр отопления своими руками не представляет большой сложности. А если имеется хороший опыт сварочных работ, то изготовление этих отопительных приборов, сэкономит немало денег. Условия и последовательность сборки изложена выше.

Монтаж регистров отопления

Монтаж регистров, в общую схему отопления несложный. Простота сборки и надежность сварки регистров позволяют устанавливать их очень быстро. При монтаже регистров, желательно установить на каждый запорную арматуру и кран Маевского. Все, вышеприведенное, создаст надежную и долговременную отопительную систему.

Регистры отопления 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 « О блоге ».

Теплоотдача регистров отопления из гладких труб. Расчет в Excel.

Регистр отопления из четырех гладких труб и схема движения теплоносителя показаны на рисунке, представленном ниже.

Включаем компьютер, MS Office и начинаем расчет в Excel.

Исходные данные:

Исходных данных не много, они понятны и просты.

1. Диаметр труб D в мм заносим

в ячейку D3: 108,0

2. Длину регистра (одной трубы) L в м записываем

в ячейку D4: 1,250

3. Количество труб в регистре N в штуках пишем

в ячейку D5: 4

4. Температуру воды на «подаче» tп в °C заносим

в ячейку D6: 85

5. Температуру воды на «обратке» tо в °C пишем

в ячейку D7: 60

6. Температуру воздуха в помещении tв в °C вводим

в ячейку D8: 18

7. Вид наружной поверхности труб выбираем из выпадающего списка

в объединенных ячейках C9D9E9: «При теоретическом расчете»

8. Постоянную Стефана-Больцмана C в Вт/(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 автоматически определяется по выбранному виду наружной поверхности

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

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

11. Среднюю температуру стенок труб tст в °C вычисляем

в ячейке D14: =(D6+D7)/2 =72,5

tст =( tп + tо )/2

12. Температурный напор dt в °C рассчитываем

в ячейке D15: =D14-D8 =54,5

dt = tст tв

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

в ячейке D16: =1/(D8+273) =0,003436

β =1/( tв +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* tв 2 +0,000000086895* tв +0,000013306

15. Критерий Прандтля Pr определяем

в ячейке D18: =0,00000073*D8^2-0,00028085*D8+0,70934 =0,7045

Pr =0,00000073* tв 2 -0,00028085* tв +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* tв 2 +0,0000793717* tв +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 Qи в Вт вычисляем

в ячейке D21: =D10*D13*D20*((D14+273)^4- (D8+273)^4)*0,93^(D5-1) =444

Qи = C * ε * A * (( t ст +273) 4 — ( t в +273) 4 )*0,93 ( N -1)

19. Коэффициент теплоотдачи при излучении αи в Вт/(м 2 *К) рассчитываем

в ячейке D22: =D21/(D15*D20) =4,8

αи = Qи /( 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 Qк в Вт вычисляем

в ячейке D25: =D26*D20*D15 =462

Qк = αк * A * dt

23. А коэффициент теплоотдачи при конвекции αк в Вт/(м 2 *К) определяем соответственно

в ячейке D26: =D24*D19/(D3/1000)*0,93^(D5-1) =5,0

αк = 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 = Qи + Qк

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/ α1 + sст / λст +1/ α )

α1 ≈2000…3000 Вт/(м 2 *К) – коэффициент теплоотдачи между водой и внутренней стальной стенкой

sст ≈0,002…0,005 м – толщина стенок труб

λст ≈50…60 Вт/(м*К) – коэффициент теплопроводности материала стенок труб

1/ α1 ≈0

sст / λст ≈0

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 теплопередачи k не является постоянной величиной для конкретного прибора отопления и значительно меняется при изменении температурного напора dt ! 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!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *