Как рассчитать теплоотдачу регистров отопления из гладких труб? С таким вопросом сталкиваются многие строители и проектировщики осуществляя подбор регистров отопления для конкретного помещения. Существуют определенные методики расчета, а также специальные приложения и программы, например калькулятор мощности регистров отопления. Их и рассмотрим в нашей статье.
Одним из самых простых и доступных методик расчета теплоотдачи регистров является расчет в Excel. Мы подготовили для Вас специальный документ, позволяющий произвести указанные расчеты. На примере выбранных данных произведем расчеты теплоотдачи конкретного регистра.
Достоинства и недостатки
К достоинствам можно отнести простую конструкцию и несложный расчет, доступность материалов. Все это вместе позволяет делать регистры для отопления своими руками.
Следующий положительный момент — большая часть тепла передается при помощи лучистой энергии, а она воспринимается человеком, как более приятная.
Отопительные регистры обычно стоят в подсобных, производственных, вспомогательных помещениях
Следующий плюс — гладкая поверхность, что обеспечивает легкую уборку.
Отличное качество — совместимость с любыми системами — и с естественной и с принудительной циркуляцией.
Видео описание
Пример, как рассчитать отопление в частном доме при помощи онлайн-калькулятора в этом видео:
Выбираем материал изготовления для регистров
Следующим параметром, который обязательно учитывается при выборе регистра является материал его изготовления.
Можно редко встретить регистры отопления из профильной трубы – чаще всего для этого применяются стальные изделия круглого сечения.
В настоящее время для производства регистров используют несколько материалов – металл, алюминий или биметаллические трубы.
Разница между ним заключается в расчетной теплоотдаче и сроке эксплуатации:
Стальные регистры отопления из профильной трубы или круглого сечения. Характеризуются простотой изготовления и небольшой стоимостью. Недостаток – ржавление поверхности
При выборе особое внимание нужно обратить на качество сварных швов;
Алюминиевые. Встречаются крайне редко, так как для сварки алюминиевых отопительных регистров необходимо специально оборудование
Но зато они обладают лучшими показателями теплопроводности. Фактически отсутствуют потери тепла;
Биметаллические. Они делаются из специального типа отопительных труб. У них есть сердечник, изготовленный из стали. Для увеличения площади обогрева конструкция имеет медные или алюминиевые пластинчатые теплообменники. Для всех биметаллических регистров отопления свойственен небольшой диаметр труб – до 50 мм. Поэтому их чаще используют для организации теплоснабжения в жилых домах и небольших производственных и торговых помещениях.
Характеристики устройств
Отопительные регистры имеют несколько качеств, отличающих их от иных отопительных приборов:
- Благодаря эффективному теплообмену с окружающим пространством небольшие по размеру приборы способны отапливать крупногабаритные помещения.
- Изготовление теплообменника достаточно простое – необходим лишь сварочный аппарат и угловая шлифмашина с отрезным диском.
- Можно использовать любые доступные материалы – трубы из чугуна, нержавейки или стали.
- Приборы способны выдерживать высокое давление (10 кгс/м2) и могут работать на любых теплоносителях – воде, масле, других жидкостях, пару.
- Собрать прибор можно как уже по готовым чертежам, так и по самостоятельно составленным. Допускаются различные варианты конфигурации, заглушек, доборных элементов и отделочных материалов.
- Конечная стоимость теплообменника из гладких труб получится ниже, чем у прочих приборов с аналогичным уровнем эффективности.
Стоит отметить, что чем больше совокупная площадь поверхности прибора, тем выше его теплоотдача. В свою очередь, площадь зависит от сечения трубы и длины секции.
В большинстве случаев регистры отопления обладают такими характеристиками:
- Для теплообменника использованы электросварные трубы из углеродистой стали.
- Соединение труб выполнено одним из способов – фланцевое, на внешней резьбе, и сварное.
- Максимальное значение давления – 10 кгс/м2.
- Сечение труб в секциях – 32-219 мм.
- Минимальный отступ между уровнями – от 50 мм.
- Сечение соединительных перемычек – от 32мм.
Биметаллические батареи
Данные радиаторы представляют собой конструкцию из стального сердечника внутри и алюминиевого оребрения снаружи. Высокая прочность батарей достигается наличием внутри стали. Большую часть моделей испытывают под давлением 60 и даже 150 атмосфер. Также они имеют хорошую химическую стабильность.
Высокая теплоотдача биметаллических радиаторов обусловлена алюминиевым оребрением со значительной площадью поверхности. Благодаря малому сечению каналов внутри секций обеспечивается высокая скорость движения теплоносителя и отсутствие необходимости в частой промывке. Основным недостатком биметаллических радиаторов является их высокая стоимость. Так, десятисекционная биметаллическая батарея обойдется в несколько раз дороже других вариантов.
Газовое отопление
Двухконтурный котел это очень удобный аппарат
Отопление газом на сегодняшний день является одним из лучших. Природный газ — экономичное, эффективное, безопасное, экологически чистое топливо.
Газовое и электрическое отопление близки по своей эффективности, безопасности и ряду других достоинств. Но при детальном рассмотрении выявляются свои специфичные недостатки.
Сравнение с электрокотлами выявляет следующее. Электрические котлы дороже газовых, но их производительность в некоторых случаях выше, управление удобнее и проще, а использование их более безопасно. Электрокотлу требуется только подключение электропитания, а газовым аналогам дополнительно необходимо приобретение навесной горелки, регулярная очистка от гари и копоти. Электрические котлы просты в монтаже, а это еще одно преимущество.
Газовое отопление требует разрешения на его установку, подготовку места для его монтирования, разводки системы под него, подключение и монтаж всего необходимого оборудования, что в сумме достаточно дорого. Но ежемесячная плата за отопление будет ниже, чем за электроэнергию, хотя также зависит от КПД приобретенной газовой системы. А в остальном газовой присущи недостатки водяной системы в рамках внутридомового пространства, как системе, использующей теплоноситель.
При сравнении газового отопления с обогревом электрообогревателями прямого действия преимущества электрического отопления состоят в отсутствии разрешения на установку, гораздо меньших капитальных вложениях, в простоте установки и обслуживания. Недостаток в более дорогом источнике энергии – электрической.
Расчет регистров из гладких труб
Стальные регистры отопления несложно сделать своими руками. Стоимость такой системы отопления будет зависеть от того, кто будет их варить. Если техникой сварки владеете сами, вариант — самый малобюджетный, если сварщику нужно будет платить, особой разницы в стоимости с недорогими алюминиевыми не будет.
Диаметры, как говорилось — от 32 мм до 100-150 мм. Большие размеры труб ведут к увеличению объема системы. При старте и разгоне системы это минус — пока нагреется теплоноситель, пройдет прилично времени. При работе большой объем — скорее плюс: более мягкие условия для котла. С другой стороны — при большом количестве теплоносителя регулировать температуру сложно.
Таблица теплоотдачи стальных труб разного диаметра для разных условий работы системы (кликните по картинке для увеличения ее размера)
Расстояние между двумя трубами в регистре маленьким быть не должно: так снижается теплоотдача. Потому их располагают на расстоянии не меньшем чем 1,5 радиуса. Количество рядов и длина регистра зависят от требуемой мощности, а также от диаметра выбранных труб. В общем случае (для средней полосы России, для помещений со средней теплоизоляцией и высотой потолков 3м) можно считать по теплоотдаче метра стальной трубы. Эти значения приведены в таблице. По ней вы сможете найти размер и количество регистров по площади помещения.
Теплоотдача одного метра стальных труб разного диаметра — для расчета регистра отопления по площади
Для расчета по тепловым потерям помещения есть усредненные данные по тепловой мощности погонного метра стальной трубы. Можно для стандартных условий использовать их. Если система работает на других температурах, требуется внести корректировки в большую или меньшую сторону.
Если эти таблицы вам не помогли, можно сделать расчет регистра по формуле.
Формула расчета регистров из стальных труб
Подставив соответствующие значения, вы найдете теплоотдачу одной труб при ваших условиях. Теплоотдача всех последующих (второй и более) будет чуть меньше. Найденное значение нужно умножить на 0,9. Так вы рассчитаете и сможете сделать регистр из гладких труб своими руками.
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.
Тип отопительного котла. Расчет генерируемой мощности
Котел может быть: газовый, электрический, твердотопливный, комбинированный и т.д. Выбор котла зачастую зависит от топлива, которое преобладает в регионе проживания.
- Газовый котел
. Для установки такого котла ранее требовалось отдельное помещение (котельная). Сейчас это касается только котлов с открытой камерой сгорания. Данный тип отопительного котла наиболее распространен в газифицированной местности. - Электрический котел
. Не обрел широкого распространения ввиду высокой стоимости электроэнергии и проблем с подключением мощностей. - Твердотопливный котел
. Пользуется невысокой популярностью при относительной доступности топлива. Это объясняется рядом неудобств при его эксплуатации. К примеру, в течение суток требуется осуществлять топку несколько раз. Также, режим теплоотдачи носит циклический характер. Использование данного типа котлов облегчается (уменьшая количество топок) за счет использования топлива с высокой теплотой сгорания или термобаллона, которым увеличивают время сгорания благодаря регулируемой подаче воздуха, также это можно осуществлять за счет водяных теплоаккумуляторов, подключенных к системе отопления.
Определяющие параметры при расчете мощности
- Площадь отапливаемого помещения (S);
- Удельная мощность котла на площадь помещения в 10 м² с учетом климатических условий региона (Wуд).
Существующие общепринятые величины удельной мощности в зависимости от климатической зоны:
- Северные районы: Wуд = 1.5 – 2.0 кВт;
- Центральные районы: Wуд = 1.2 – 1.5 кВт;
- Южные районы: Wуд = 0.7 – 0.9 кВт;
Формула расчета мощности котла
Wкот = S. Wуд/10
Принимая для удобства расчетов усредненное значение Wуд за единицу(1 кВт), получаем упомянутую выше величину 10 кВт на 100 м² отапливаемой площади.
Тип водяного отопления зависит от площади дома. Система с естественной циркуляцией пригодна для площади не более 100 м².
В других случаях применяют принудительную циркуляцию теплоносителя (горячая вода) посредством циркуляционных насосов.
Расчет необходимого количества регистров в доме
При выборе регистров для отопления нужно обратить особое внимание на использованные в конструкции трубы и их диаметр. Самым подходящим вариантом для этого параметра считается размер в 31-32 мм
Эксперты не рекомендуют делать монтаж регистров из труб, диаметр которых превышает 82 мм. Это связано с тем, что котлы для обогрева не смогут обеспечить нужное количество теплоносителя.
В плане теплоотдачи лучше алюминиевые радиаторы, чем стальные.
Для каждого отдельного здания необходимо очень точно определить количество труб и их диаметр в регистре. Поэтому установка данных отопительных систем в доме требует обязательного учета таких факторов:
- Число дверей и окон в здании.
- Толщина стен.
- Материалы, из которых сделаны окна и двери.
Для расчета нужного количества труб следует учитывать один основной показатель — теплоотдачу 1 м трубопровода. По затратам монтаж отопительной системы с помощью радиаторов и регистров не сильно отличается. Различия в цене зависит лишь от количества стыков, стоимости сварочных работ и труб, размеров приборов. В многоэтажных и одноэтажных домах лучше всего применять регистры при нижней разводке труб.
Рассчитываем отдачу для 1 м. изделия
Посчитать теплоотдачу 1 м. трубы, выполненной из стали, просто. У нас есть формула, осталось подставить значения.
Q = 0,047*10*60 = 28 Вт.
- К = 0.047, коэффициент теплоотдачи;
- F = 10 м 2 , площадь трубы;
- dT = 60° С, температурный напор.
Об этом стоит помнить
Хотите сделать систему отопления грамотно? Не стоит подбирать трубы на глазок. Расчёты теплоотдачи помогут оптимизировать траты на строительство. При этом можно получить хорошую отопительную систему, которая прослужит долгие годы.
Теплопроводность стали достаточно высока – это закон физики, и спорить с ним нельзя. Зато можно обратить это свойство металла на пользу. Именно такая теплоотдача позволяет использовать сталь в производстве различных приспособлений для обогрева помещений.
Алгоритм выполнения монтажных работ
Монтаждвухтрубной попутной системы отопления ведется в соответствии с определенным алгоритмом, где начальным этапом является подбор диаметра труб, а конечным – установка циркуляторного насоса.
Расчет диаметра трубопровода
Есть научно обоснованный способ расчета. Сечение трубы выбирается, исходя из объема теплоносителя, проходящего по трубе в единицу времени. Расчет начинают от дальнего радиатора по формуле:
G=3600×Q/(c×Δt), (1)
где: G − расход воды на обогрев дома (кг/ч);
Q − тепловая мощность, требуемая для обогрева (кВт);
c − теплоемкость воды (4,187 кДж/кг×°C);
Δt − разность температур между горячим и холодным теплоносителем, принимается равной 20 °C.
Далее вычисляют сечение труб по формуле:
S=GV/(3600×v), (2)
где: S − площадь поперечного сечения трубы (м2);
GV − объемный расход воды (м3/ч);
v − скорость движения воды, находится в диапазоне 0,3−0,7 м/с.
Полученная цифра – это сечение, исходя из него, подбирают внутренний диаметр трубопровода.
Такой расчет ведут по всем радиаторам до котла.
При расчете также можно ориентироваться на таблицу зависимости внутреннего диаметра трубы от тепловой нагрузки.
Таблица зависимости внутреннего диаметра трубы от тепловой нагрузки
Можно учитывать следующие ориентиры:
- При потерях тепла до 15 кВт (150 м кв.) площади подойдут трубы диаметров 20 мм.
- При потерях от 15 до до 27 кВт (до 250 м кв. площади) потребуются трубы диаметром не менее 25 мм.
Провести расчет по приведенным формулам или гидравлическим таблицам для домовладельца является сложной задачей, поэтому можно основываться на рекомендуемых диаметрах труб.
Диаметр трубопровода должен быть одинаковый на всем его протяжении для обеспечения стабильной работы батарей. Рекомендуемый минимальный внутренний диаметр труб -20 мм.
Необходимо соблюдать следующие условия:
- Трубы класть под напольным покрытием для избегания высотных обводов. Если это невозможно, то нужно учитывать конфигурацию дома и максимально стремиться к одинаковой высоте прокладки труб.
- Материал труб – металлопластик или полипропилен с армированием алюминиевой фольгой. Такие трубы прочнее и прослужат долго.
- Радиаторы ставят биметаллические или стальные с нижней системой подключения. У таких батарей выше гидравлическое сопротивление, что балансирует систему. Мощность радиаторов должна быть одинакова по всей площади дома.
- На каждую батарею ставят балансировочный кран на обратке. Желательна установка терморегуляторов.
Установка котла
Помещение, где ставится котел, должно иметь высоту не менее 2,5 м. Объем помещения рекомендуется от 8 кубометров. Водогрейный котел требуется подбирать в зависимости от площади отапливаемого дома. Мощность котла для обогрева 10 кв. м. равна 1 кВт. Исходя из этого, подбирается мощность для всей системы.
Обвязка котла состоит из комплекта запорной арматуры, ее устанавливают в нескольких местах:
- На патрубке подпитки.
- По обеим сторонам насоса.
- У расширительного бака.
- На трубах, идущих от котла.
Протягивание магистрали
При монтаже магистрали попутной разводки системы отопления необходимо учесть следующее:
- Отводящую ветку магистрали надо располагать ниже подающей.
- Трубопроводы подачи и отвода тепла должны быть параллельны друг другу.
- Бак расширительный должен быть установлен выше котла отопления.
- На замыкающих радиаторах нужно установить вентили для спуска воды. Рекомендуется установить на каждой батарее термостатическую головку для обеспечения комфортности температуры.
- При прокладке магистрали прямые углы исключены во избежание возникновения воздушных пробок в системе.
- Расширительный бак должен устанавливаться в отапливаемом помещении.
- Все диаметры труб, фитингов и кранов должны соответствовать друг другу. Нельзя ставить трубы разного диаметра из-за попытки сэкономить. Нарушится давление воды в системе.
Установка циркуляционного насоса
Рассчитывать на естественную циркуляцию неразумно, так как в попутной системе отопления расположено 10 и более батарей. Гравитация не сможет сработать без принудительного давления. Циркуляционный насос устанавливают на обратной ветке возле котла. Насос врезается при помощи байпаса и трех вентилей. Рекомендуется установить фильтр.
Циркуляционный насос устанавливается на каждом этаже
Попутную систему отопления устанавливают в одно этажных и двухэтажных домах. В двухэтажных строениях при установке нужно учитывать некоторые нюансы:
- Циркуляционный насос устанавливается на каждом этаже. Если возникнет поломка в пределах одного этажа, на другом отопление будет полноценно работать.
- Для каждого этажа рекомендуется монтаж по отдельной схеме.
Виды
Различают два вида этих устройств:
- Элеваторы, не поддающиеся регулированию.
- Элеваторы, регулирование работы которых осуществляется посредством электропривода.
В процессе установки любого из них очень важно соблюдать герметичность. Данное оборудование устанавливается в систему отопления, которая уже функционирует
Поэтому перед монтажом рекомендуется изучить место, где планируется последующее размещение этого оборудования. Данный вид работ рекомендуется доверить специалистам, которые способны разобраться в схеме, а также разработать чертежи и выполнить расчеты.
Плоский теплообменник
Популярный вариант, который используется как для печей в баню, так и для дома. Наиболее просты в изготовлении, поверхность легко чистится от скоплений сажи, установка возможна как вертикальная, так и горизонтальная, КПД относительно высок.
Плоский котел может отличаться высоким объемом, благодаря чему брать горячую воду для мытья можно прямо из отопительной системы. Производится установка расширительного бачка с увеличенным линейным размером, куда постоянно поступает вода после снижения уровня ниже критичного. Этот вариант довольно удобен и помогает решить сразу несколько задач, однако есть и условие – температура помещения зимой не должна опускаться до минуса.
Ключевой недостаток: резкое снижение теплоотдачи стенок печи. Данный вид теплообменника изготавливается в форме буквы «П» и устанавливается по периметру топки, обходя дверцу. В результате получается, что температура внешних стенок довольно низкая, в результате прогрев помещения занимает гораздо больше времени. Это критично лишь в случае, если печь устанавливается в бане, для жилых домов, где печка топится постоянно, увеличения времени прогрева на несколько часов не играет никакой роли.
Таким образом, выбирая плоский котел, подумайте, за счет чего можно увеличить скорость нагрева. Одним из вариантов является увеличение каменки и расположение ее непосредственно над топкой. Второй вариант: использование металлического дымохода для обогрева, увеличение его длины.
Как изготовить самодельный теплообменник
Регистр из нескольких труб
Форма теплообменника для отопления, сделанного своими руками, может быть разной. Наиболее распространенный вариант — регистр из нескольких стальных или медных труб, но также используются и образцы пластинчатого типа.
Температура в зоне горения очень высока, особенно, когда горит уголь. Поэтому повышенные требования предъявляются к металлу, из которого будут изготовлены элементы теплообменника, рациональности его конструкции и качеству сварных швов.
Материалы для изготовления
Пример использования чугунных радиаторов в качестве теплообменника в кирпичной печи
Задача водяных теплообменников для отопления — обеспечивать оптимальную передачу тепла, и в этом процессе важна степень теплопроводности металла. Например, стальная труба проводит тепло в 7 раз слабее, чем медная. Поэтому при одинаковом диаметре трубы для передачи одного и того же количества тепла понадобится 25 метров стальной трубы взамен 3,5 метров медной.
Медные теплообменники самые экономичные в работе, но и дорогие. Более доступными для самостоятельного изготовления считаются теплообменники из стальной трубы диаметром не менее 32 мм.
Если предполагается топить печь углём, лучше установить теплообменник из чугуна. Этот металл более крепкий, и стенки устройства долго не будут прогорать.
Расчет мощности теплообменника
Вычислить заранее мощность теплообменника для системы отопления довольно трудно. Для этого нужно учитывать слишком много факторов: диаметр труб, длину змеевика, теплопроводность металла, температуру сгорания топлива, скорость циркуляции теплоносителя и др. Реальная способность теплообменника справляться со своими функциями выяснится только после начала эксплуатации отопительной системы.
При расчетах можно ориентироваться, что 1 метр трубы диаметром 50мм, служащей теплообменником, даст 1 кВт тепловой мощности.
Можно взять для примера какую-либо известную модель котла и в соответствии с его параметрами изготовить свой самодельный теплообменник.
Особенности конструкции
Теплообменник для водяного отопления дома, сваренный из гладкостенных труб, называют регистром. Он выглядит как своеобразная «решетка», и это наиболее популярная форма самодельного теплообменника. Кроме такой конструкции, делают и более простые устройства в виде прямоугольного или цилиндрического бака. Главное, чтобы площадь поверхности для теплового обмена была максимально большой.
При изготовлении теплообменника своими руками нужно соблюдать несколько условий:
- ширина внутренних пустот в теплообменнике должна быть не меньше 5 мм, иначе вода в нем может закипеть;
- толщина стенок труб должна быть не меньше 3 мм, чтобы металл не прогорал;
- зазор величиной 10–15 мм между теплообменником и стенками топки должен компенсировать расширение металла при нагреве.
Особенности монтажа
Теплообменник устанавливают внутрь печи в процессе ее кладки
Проще всего монтировать теплообменник одновременно с сооружением печи. Если устанавливать его в старую печь, придется разобрать часть ее кирпичной кладки.
- На подготовленный фундамент печи прямо в полость топки устанавливают трубчатый теплообменник.
- При дальнейшем укладывании рядов кирпичей оставляют места для входной и выходной труб устройства.
- После завершения кладки печи подключают теплообменник к системе отопления, заполняют систему водой и производят пробную топку печи.
Видео материал предлагает ознакомиться с полезными советами по самостоятельному изготовлению теплообменника:
До сих пор мы говорили только о теплообменниках в системе водяного отопления
Обратим внимание и на другие сферы их применения
Использование сшитого полиэтилена для теплого пола
Металлопластик очень удобен в качестве материала для трубопровода, который будет спрятан под вашим полом и должен будет греть ножки вам и вашей семье. Металлопластик многослоен, поэтому он не подвержен или в минимальной степени подвержен коррозии, служит больше пятидесяти лет, трубы имеют большой (от 50 до 500 метров) метраж, кроме того, они обладают малым линейным удлинением при нагревании.
Соединения бывают разъёмные, условно-разъёмные и неразъёмные. К разъёмным фитингам относятся резьбовые и цанговые фитинги; к условно разъёмным – компрессионные, а к неразъёмным – пресс-фитинги. Разумеется, необходимо покупать как сами трубы, так и фитинги только у надёжных и проверенных производителей.
Металлопластиковые трубы для пола имеют множество плюсов, но также у них есть некоторые недостатки. Эти минусы могут оказаться очень существенны, если вы не будете заранее предупреждены о них.
Итак, во-первых, из-за разного коэффициента расширения у полимера и у алюминия может произойти самопроизвольное расширение и/или трубы могут растрескаться (произойдёт явление, которое профессионалы называют расслоением труб). Во-вторых, если вы используете в монтаже резьбовые фитинги, то на их внутренней стороне возможна накипь. Поэтому лучше пользоваться исключительно пресс-фитингами (разумеется, когда это возможно).
Несмотря на ряд существенных недостатков, на сегодняшний день металлопластиковые трубы для нагрева пола – это лучший и наиболее используемый вариант для тех, кому важен уют, долгий срок эксплуатации изделия, а также собственная безопасность и безопасность его семьи. У них хорошая теплопроводность они имеют множественные плюсы.
Типология отопительных регистров
В зависимости от конструкции отопительные регистры делятся на два типа:
- Секционные. Такой вид обогревательных изделий состоит из нескольких параллельно расположенных гладких труб с заглушками, которые соединены между собой короткими трубами меньшего диаметра. Секции могут изготавливаться из гладкой трубы разного диаметра. Вход в регистр может быть резьбовой или фланцевый. Короткие переходные трубы должны располагаться как можно ближе к концам трубы, это влияет на количество передаваемого тепла.
- Змеевиковые. Такой тип регистров представляет собой секции из гладкой трубы, которые соединены между собой дугами. В таком виде регистров значительно улучшается теплообмен, поскольку в нагреве участвует вся поверхность трубы. Кроме того, конструкция змеевиковых регистров исключает наличие переходных участков, что значительно уменьшает перепады давления внутри системы.
Производим расчёт
Формула, по которой считается теплоотдача следующая:
Q = K*F*dT, где
- К – коэффициент теплопроводности стали;
- Q – коэффициент теплоотдачи, Вт;
- F – площадь участка трубы, для которого производится расчёт, м 2 dT – величина напора температуры (сумма первичной и конечной температур с учётом комнатной температуры), ° C.
Коэффициент теплопроводности K выбирается с учётом площади изделия. Зависит его величина и от количества ниток, проложенных в помещениях. В среднем величина коэффициента лежит в пределах 8-12,5.
dT называется также температурным напором. Чтобы параметр высчитать, нужно сложить температуру, которая была на выходе из котла, с температурой, которая зафиксирована на входе в котёл. Полученное значение умножается на 0,5 (или делится на 2). Из этого значения вычитается комнатная температура.
dT = (0,5*(T 1 + T 2)) — T к
Если стальная труба изолирована, то полученное значение умножается на КПД теплоизоляционного материала. Он отражает процент тепла, который был отдан при прохождении теплоносителя.
Особенности эксплуатации приборов
Если вы планируете использовать медные радиаторы отопления в своей отопительной системе, то должны в обязательном порядке соблюдать определенные требования и правила, касающиеся не только установки, но и процесса эксплуатации. К примеру, фирмы-изготовители не советуют устанавливать сразу несколько медных и стальных приборов одновременно по ходу движения рабочей жидкости, так как это может привести к определенной электрохимической реакции, способной разрушить всю систему.
Обратите внимание! Если не удается отказаться от такого комбинированного варианта, то обязательно используйте для соединения латунные фитинги. Сегодня такие продаются практически в любом специализированном магазине, ассортимент огромен, а стоимость вполне доступная
Также нежелательно устанавливать медные приборы в тех магистралях, в которых могут содержаться маленькие абразивные частички – последние со временем будут «подтачивать» материал и рано или поздно приведет к износу радиаторов.
Наконец, не устанавливайте такие батареи, если рабочая жидкость очень жесткая или характеризуется повышенной кислотностью. Хотя некоторые из подобных трудностей можно решить, если установить дополнительно специальные фильтры.
Видео – Установка медной батареи
Какие бывают
Отопительные регистры изготавливают из разного материала, имеют они разную форму. У каждой есть плюсы и минусы.
Из чего делают
Если говорить о материалах, то самый распространенный — сталь, а вернее стальные электросварные трубы. Сталь имеет не самую лучшую теплоотдачу, но это компенсируется невысокой ценой, легкостью в обработке, доступностью и большим выбором типоразмеров.
Совсем редко встречаются сделанные из нержавеющей трубы — для приличной мощности требуется большое количество труб, а сколько стоят изделия из нержавейки, вы имеете представление. Если и делали их, то, наверное, давно. Используют еще «оцинковку», но работать с ней сложнее — варить не получится.
- требуется нейтральный и чистый теплоноситель, без твердых частиц
- в системе нежелательно присутствие других металлов и сплавов, кроме совместимых — бронза, латунь, никель, хром, потому все фитинги и арматуру нужно будет искать из этих материалов;
- обязательно тщательно выполненное заземление — без него при наличии воды начинается процессы электрохимической коррозии;
- мягкость материала требует защиты — нужны кожухи и т.п.
Есть регистры из чугуна. Но они слишком громоздки. К тому же имеют очень большую массу, под них нужно делать не менее массивные стойки. Плюс ко всему чугун отличатся хрупкостью — один удар, и он может расколоться. Получается, что и этот тип регистров нуждается в защитных кожухах, а они снижают теплоотдачу и увеличивают стоимость. Причем устанавливать их — сложная и тяжелая работа. К плюсам можно отнести высокую надежность и химическую нейтральность: этому сплаву все равно, с каким теплоносителем работать.
В общем, медь и чугун — это непросто. Вот и получается, что оптимальный выбор — стальные регистры.
Расчет конструкции обогревателя
Вначале необходимо рассчитать требуемую тепловую мощность для конкретного помещения.
По правилам, такой теплотехнический расчет следует делать с учетом:
- площади и направленности внешних стен (в южном солнечном направлении или нет);
- кубатуры обогреваемого помещения;
- уровня максимально возможных отрицательных температур в регионе;
- степени теплоизоляции стен, выходящих на улицу;
- наличия снизу и/или сверху еще одного отапливаемого помещения;
- количества, квадратуры и разновидности установленных окон;
- наличия/отсутствия дверей, открывающихся непосредственно на улицу.
Строительными нормами рекомендуется даже учесть преобладающую розу ветров зимой. С наветренной стороны у стены теплопотери в течение зимнего периода будут заведомо выше.
Упрощенно для помещения с высотой потолков в районе 2,7 метра необходимую тепловую мощность вычисляют умножением площади комнаты на 100 Вт
Если потолки в помещении расположены на уровне 3-х метров и выше, то для упрощенного расчета следует уже кубатуру отапливаемого пространства умножить на 34 или 41 Вт. Первый коэффициент берется для кирпичных зданий, а второй – для строений из железобетона.
Перемножить пару чисел не сложно. Но надо четко отдавать себе отчет, что подобные условные вычисления могут быть очень далеки от реальных цифр, так как нюансов здесь немало.
Самый оптимальный выход – это заказать нужный расчет у специалиста, который примет во внимание все параметры помещения. Теплопотери происходят через стены, окна, пол, потолок и даже вентиляцию
Для получения точных цифр учесть надо все без исключения.
Далее надо рассчитать размеры труб для отопительного регистра. Для этого следует воспользоваться формулой:
Q= K* St*dt
буквенные обозначения:
- Q – тепловая мощность регистра;
- K – коэффициент теплоотдачи, зависит от материала трубы;
- St – площадь теплоотдачи (равна числу ПИ помноженному на диаметр и длину трубы);
- dt – тепловой напор.
Соответственно, зная Q и dt, остается лишь подобрать диаметр трубы и ее общую длину. Затем уже, в зависимости от конструкции регистра, этот трубопровод можно разбить на несколько отрезков, которые впоследствии будут соединены поперечинами. Теплоотдачу от последних, чтобы не усложнять расчеты, лучше не учитывать.
Цифра dt в свою очередь вычисляется исходя из необходимой температуры в помещении (Тв) и показателей ее в подаче (Тп) и обратке (То) – итого dt=(Тп+То)/2-Тв
При подключении труб змейкой каждый следующий горизонтальный сегмент получает приблизительно на 10% меньше тепловой энергии, чем расположенный сверху. Каждый такой отрезок регистрового трубопровода следует рассматривать, как отдельную батарею. А теплоноситель по мере движения по ним постепенно и неизбежно остывает, тепло уходит в помещение.
Еще один параметр – расстояние между горизонтальными секциями (основными трубами), которое отражает высоту отдельного патрубка. Если этот просвет сделать слишком маленьким, то потоки тепла сверху и снизу начнут перекрываться, негативно воздействуя друг на друга.
Эту цифру надо подбирать так, чтобы она была чуть больше диаметра трубы. Тогда эффективность регистра будет максимально возможной.
С более подробными расчетами мощности отопительных батарей и их количества можно прочесть здесь.
Советы
Перед тем, как приступить к изготовлению регистров, стоит озаботиться приобретением соответствующих материалов. Вам понадобятся трубы того или иного диаметра и какой-то длины. Здесь не приводятся точные цифры, так как прибор рассматриваемого вида можно собрать из любых труб без акцентирования внимания на их диаметре и толщине
Более важно – обеспечить оптимальный теплообмен, что подразумевает проведение вычислений относительно требуемой площади поверхности регистра
Для этого потребуется определить наружную площадь всей системы. Затем полученное значение умножается на 330 Вт. Использование этого метода основано на утверждении, что 1 м2 отдает 330 Вт теплоты, если температура носителя составляет 60 °C, а воздуха внутри обогреваемого помещения – 18 °C.
Для людей, владеющих сварочным делом, собрать конструкцию не составит труда. Надо будет заготовить трубы и нарезать их на секции, а также позаботиться о заглушках, для изготовления которых потребуется стальной лист. Сборка регистра не предполагает наличие жестко заданного порядка действий. По окончании сварочных работ необходимо убедиться в герметичности созданной конструкции. В остальном можно дать следующие советы:
- следует подбирать трубы с оптимальной толщиной стенки, так как слишком тонкие достаточно быстро остывают, а толстые – долго прогреваются;
- верхнюю секцию надо дополнять краном Маевского, с помощью которого обеспечивается спуск воздуха;
- сборка регистра в виде змеевика предполагает использование трубогиба, если такой возможности нет, поворотные участки могут собираться из готовых колен;
- вход теплоносителя необходимо оснащать краном, а выход – вентилем;
- монтаж регистра должен производиться с небольшим уклоном в ту сторону, где находится подающий патрубок, что обеспечивает занимание краном Маевского наиболее высокой позиции.
