Формула теплоотдачи трубы. Теплоотдача стальной трубы: как расчитать и увеличить, от чего зависит

Приборы теплообмена, прямой задачей которых является передача тепловой энергии в помещения в помещения, являются неотъемлемой частью любой системы отопления. На сегодняшний день ассортимент этих приборов чрезвычайно широк. В специализированных магазинах можно найти отечественные и импортные изделия различных конструкций – это радиаторы из различных материалов (чугун, сталь, алюминий, биметаллические варианты), конвекторы открытой или скрытой установки, системы «теплого пола».

Однако, неистребимая тяга нашего человека к самостоятельному творчеству нередко становится причиной того, что многие владельцы частных домов предпочитают изготавливать приборы отопления собственными силами. Речь чаще всего идет об относительно несложных, но весьма эффективных регистрах, которые отлично подходят для установки в хозяйственных постройках или гаражах, а при аккуратной сборке и оформлении способны вписаться и в жилое помещение.

Итак, давайте рассмотрим эту разновидность приборов теплообмена: что такое регистры отопления – расчет теплоотдачи и изготовление своими руками.

Под определением «регистр» в данном случае принято понимать теплообменный прибор отопления, главным элементом конструкции которого является гладкостенная труба. При этом одиночная труба используется довольно редко – чаще применяется каскад из двух и более расположенных параллельно секций, соединённых системой патрубков для сквозной циркуляции теплоносителя. «Классическое» расположение регистра – по горизонтали (трубы образуют характерную для этого прибора «лесенку»), хотя можно встретить и варианты вертикальной ориентации труб.

Чаще всего движение теплоносителя организуется по последовательной схеме – поток поочерёдно проходит по трубам, сверху вниз или наоборот, в зависимости от расположения магистралей подачи и обратки. Но можно встретить и модели, в которой трубы регистра с обеих сторон вварены в своеобразные коллекторы, то есть в них организован параллельный ток теплоносителя.

Как правило, отопительные приборы подобного типа находят применение в промышленных цехах, складах, гаражах, в других производственных или подсобных помещениях. Но ничто не мешает установить их и в жилых комнатах частного дома – при аккуратной сборке регистр вполне можно вписать в интерьер, а некоторые модели даже специально предназначены именно для подобного применения.

Регистры можно сделать самостоятельно, приобрести в готовом виде или заказать у мастера по собственным размерам. В любом случае, необходимо разбираться в конструкции таких приборов, в частности, в возможных материалах изготовления, уметь просчитывать требуемые параметры теплоотдачи. Кроме того, коль выбор склоняется в пользу установки регистров, неплохо заранее ознакомиться с их достоинствами и недостатками, чтобы позднее те или иные факторы на стали вдруг неприятным «сюрпризом».

Варианты конструкции регистров отопления

Если принято решение устанавливать регистр, то для начала требуется определиться с его конструкцией, так как на основании выбранного типа будут просчитываться параметры прибора и направление циркуляции теплоносителя. Для того чтобы изготовить регистр, обычно используют проверенные десятилетиями эксплуатации стандартные схемы. Причем необходимо отметить, что принцип циркуляции теплоносителя в них бывает разным.

Итак, по конструкции регистры подразделяют на секционные и змеевиковые. Их особенности и станут предметом дальнейшего рассмотрения:

Змеевиковый тип регистра изготавливается из нескольких труб, которые соединяются дугами или двумя последовательными отводами того же диаметра, в результате чего получаются один или несколько изгибов с изменением направления тока теплоносителя на противоположное. В данной конструкции рабочей, то есть участвующей в теплообмене, будет являться практически вся поверхность регистра, и поэтому эффективность ее достаточно высока.

Сделать такую батарею в домашних условиях проблематично, так как для ее изготовления часто требуется специальное трубогибное оборудование. Поэтому, если планируется установить именно такой вариант прибора, его можно просто приобрести в готовом виде.

Впрочем, взгляните на следующую иллюстрацию – чем не змеевиковый регистр? Никаких сварных соединений, так как вся «рабочая петля» такого прибора теплообмена выполнена из одного длинного отрезка гофрированной трубы из нержавеющей стали.

Секционный регистр изготавливается из одной или нескольких круглых или профильных труб, закрытых с обоих концов специальными заглушками, которые могут иметь плоскую или эллиптическую форму.

Отрезки, заглушенных труб устанавливаются горизонтально и соединяются в крайних областях патрубками, сечение которых должно совпадать с аналогичным параметром магистральной трубы, подающей теплоноситель к регистру

Патрубки, соединяющие между собой отдельные секции, лучше всего расположить как можно ближе к краям - это значительно повысит коэффициент теплоотдачи.

Необходимо понимать, что существует два вида соединений горизонтальных труб, которые определяют циркуляцию теплоносителя. Они называются в просторечии «колонка» и «нитка».

При использовании соединения «колонка» основные трубы стыкуются между собой патрубками с обоих концов, поэтому циркуляция проходит параллельно. Вроде бы неплохо, но иногда случается так, что теплоноситель «пробивает» себе путь наименьшего сопротивления, и отдельные трубы в регистре не нагреваются до расчетной температуры. Таким образом, возрастает зависимость самого прибора от давления в системе и диаметра подводящих труб подачи и обратки.

Соединение «нитка» заключается в установке патрубков, соединяющих горизонтальные трубы, по их краям, попеременно — то слева, то справа. Таким образом, весь поток теплоносителя идет строго по одной «траектории», последовательно проходя по всем трубам регистра. Холодных участков не может быть в принципе, правда, будет постепенно снижение температуры в трубах по мере перемещения от подачи к обратке.

Как в первом, так и во втором случае патрубки соединяются с горизонтальными элементами регистра чаще всего сваркой. Реже применяются резьбовые соединения, но и в этом случае трудно полностью обойтись без сварки. Таким образом, если в планах хозяев фигурирует самостоятельная установка регистров, то это должно означать, что с наличием сварочного аппарата и устойчивых навыков работы с ним – проблем нет.

Владение электросваркой пригодится любому домовладельцу!

Трудно даже перечислить все те ситуации в нормальной жизни загородного дома, когда требуется прибегнуть к сварке металла. В наше время в продаже – богатый ассортимент компактного оборудования, но его приобретение еще не означает решения проблемы. – непросто, потребуется немалая практика, а последовательность первых шагов в этом направлении изложена в соответствующей публикации нашего портала.

Секционный регистр будет отлично функционировать в отопительном контуре с принудительной циркуляцией, так как внутри системы может создаваться излишнее гидравлическое сопротивление во время прохождения теплоносителя через отрезки труб меньшего диаметра, чем у основных элементов конструкции.

Заглушка, устанавливаемые в верхнюю горизонтальную трубу, часто оснащается резьбовым штуцером, на который устанавливается автоматический воздух отводчик (в большом объеме регистра могут собираться газовые пузырьки), или, для ручного выпуска воздуха – обычный кран Маевского.

Диаметр труб для изготовления секций регистров, предназначенных для установки в домах, гаражах или хозяйственных постройках, может варьироваться от 32 до 160 мм. Для обогрева промышленных помещений нередко применяются и более крупные трубы.

Возможные нюансы конструкции регистров отопления

Тем не менее, и у регистров из профильных труб немало сторонников – такие приборы зачастую выглядят более компактными и аккуратными, чем сделанные из круглой трубы, причем, при одинаковых показателях объемов теплоносителя.

При желании профильные и круглые трубы можно комбинировать, при этом устанавливая одни из них вертикально, соблюдая схему принципа циркуляции теплоносителя. Такие регистры выглядят элегантно и компактно, а при монтаже на стену не занимают места больше чем обычные батареи заводского производства.

Комбинированный, или же выполненный из одного вида трубы регистр, с вертикально расположенными секциями, также вполне доступно изготовить самостоятельно, имея под рукой необходимый материал и сварочный аппарат.

В некоторых случаях, для достижения более эффективного обогрева помещения, есть смысл смонтировать регистры на протяжении всех внешних стен. Если планируется такой вариант монтажа, то лучше выбирать для изготовления именно профильную, прямоугольную в сечении трубу, которая намного лучше впишется в интерьер комнаты, не «съедая» пространства.

Еще одним вариантом (который, кстати, ранее достаточно часто устанавливался в многоэтажных новостройках), является регистр, имеющий теплообменное оребрение. Такой нагревательный прибор имеет, сознаемся, не слишком привлекательный вид, но мощность его теплоотдачи - значительно выше, чем у гладких труб, за счет резкого повышения площади контакта с воздухом.

Регистр с оребрением в домашних условиях сделать достаточно сложно, но можно попытаться найти для этого необходимые готовые детали или приобрести уже цельную конструкцию.

Для увеличения общей тепловой мощности регистра, некоторые мастера оснащают его конвекторами, приваривая на горизонтальные основные секции регистра отрезки труб, краям которых нередко придаются косые срезы. Такой регистр, даже при самостоятельном изготовлении, смотрится как батарея заводского производства, а приваренные трубы становятся мощными теплообменниками, создающими направленные потоки прогретого воздуха.

Если регистр с трубами, имеющими достаточный диаметр в сечении, оснастить нагревательным элементом ТЭН, можно получить отдельный, не связанный с общей системой отопления прибор. Этот вариант хорошо подойдет для установки в ванной комнате или другом жилом помещении, как дополнительный или альтернативный источник тепла, который может быть использован при отключении центральной системы отопления.

При создании этой конструкции в изолированном варианте его необходимо дополнительно оснастить расширительным бачком, установив его в верхней точке прибора. Объем бака должен составлять 10% от общего объема теплоносителя в регистре.

Если же регистр встраивается в общую закрытую систему отопления, нагреваемую от отопительного котла, нужды в отдельном бачке нет – достаточно будет общего. Правда, с оговоркой – для регистров, изготовленных из стальной трубы, бачок должен быть только закрытого типа. В противном случае теплоноситель будет насыщаться кислородом из воздуха, трубы станут активно корродировать, и долго такие регистры не прослужат – проржавеют насквозь.

Отдельно нагреваемый регистр незаменим при низких температурах на улице, когда мощности основного прибора отопления недостаточно, а также в межсезонье, когда нет смысла держать включенной всю отопительную систему. Особенно этот вариант становится актуальным, если для отопления дома используется котел длительного горения, работающий на твердом топливе.

Установив регистр такой конструкции, можно получить комбинированную систему отопления для одной или нескольких комнат.

Материал для изготовления регистров

Для изготовления регистров в заводских условиях используются несколько разных материалов - это сталь, алюминий, биметаллические комбинации, реже – медь и чугун. В зависимости от того, из чего сделана такая батарея, будет зависеть срок ее эксплуатации, а также расчет теплоотдачи в помещениях.

Сравнительная таблица теплопроводности металлов, используемых для изготовления водопроводных труб:

В кустарных условиях, то есть в домашних мастерских регистры обычно изготавливаются из стальных труб разной формы и размера в сечении. Реже, но все же иногда прибегают и к использованию алюминиевых заготовок.

Стальные регистры. При приобретении или самостоятельном изготовлении стальных регистров рекомендуется выбирать трубы из углеродистой стали, так как они отличаются большей прочностью и выносливостью к высоким температурам.

Регистры отопления из стальных труб относительно просты в изготовлении, и, скорее всего, общие затраты на приобретение заготовок и проведение самостоятельной сборки будут невелики. Их главным недостатком можно назвать высокую подверженность обычной «черной» стали коррозии.

Если взглянуть на табличку выше, то несложно заметить, что сталь обладает не самым высоким коэффициентом теплоотдачи. Однако, этот недостаток компенсируется доступностью по цене и широким выбором типоразмеров труб.

Иногда регистры изготавливаются из нержавеющих труб, но для того чтобы добиться хорошей суммарной теплоотдачи, придется использовать большое их количество. В связи с тем, что цена на нержавейку значительно выше, подобные регистры обойдутся очень дорого, и вряд ли можно говорить о рентабельности такого подхода (наверное, дешевле будет вернуться к радиаторам отопления).

Можно сделать регистры и из оцинкованных труб, однако, работать с ними будет гораздо сложнее, так как электросварку в этом случае полноценно применить не получится. Впрочем, как уже говорилось, для монтажа любых стальных труб применяется не только сварка, но и резьбовые соединения.

В любом случае, выбирая или изготавливая стальной регистр, необходимо особое внимание уделить качеству сварных швов.

Алюминиевые регистры обладают высокими характеристиками теплоотдачи, и при их установке выработанное тепло практически не теряется. Кроме отличной теплотехнических качеств, к достоинствам этих изделий можно отнести их небольшой вес, что значительно облегчает монтажные работы.

Но изготовить их в домашних условиях практически невозможно, так как для сварки этого материала требуется специальное оборудование. Однако, их можно приобрести в готовом виде, но стоят они достаточно дорого.

Биметаллические регистры отопления невозможно изготовить самостоятельно, но зато они встречаются в специализированных магазинах.

Этот вариант батарей производится из двух разных металлов, чем достигается высокая теплоотдача приборов. Так, труба, проходящая внутри конструкции – так называемый «сердечник», изготавливается из нержавеющей или иной стойкой к коррозии стали, а внешний кожух или пластины – теплообменники из алюминия или меди.

Медные регистры обладают отличными эксплуатационными характеристиками, такими, как:

— Высокий коэффициент теплоотдачи, превышающий этот параметр стали почти в четыре раза. Благодаря этому, конструкция может быть намного компактнее стальных вариантов.

— Небольшой удельный вес.

— Стойкость к коррозии: медь после первичного окисления покрывается «непробиваемой броней».

— Отсутствие швов при изготовлении труб, используемых для сборки регистров;

— Пластичность меди, позволяющая изгибать изделия, способствует минимизации количества сварных (паяльных) швов.

Однако все достоинства материала перекрывает высокая цена на данный вид изделий и их прихотливость к некоторым моментам эксплуатации отопительной системы:

— Для медных труб обязательно нужен чистый и нейтральный по химическому составу теплоноситель.

— Чтобы этот материал служил длительное время, в системе недопустимы другие металлические сплавы, кроме совместимых с медью (это латунь, бронза, хром и никель), иначе могут произойти нежелательные реакции окисления.

— Для системы из медных труб необходимо обязательно выполнить заземление, иначе при наличии в ней стоячей воды произойдут электрохимические процессы, в результате которых возникнет окислительная коррозия;

— В связи с тем, что медь - металл довольно мягкий, и его несложно повредить даже просто неосторожным движением, рекомендуется закрыть отопительные приборы защитными экранами.

Самостоятельное изготовление батарей из этого материала возможно, но будет крайне затруднительно.

Чугунные регистры могут быть приобретены только в готовом виде, а произвести их монтаж в отопительный контур можно, при желании, самостоятельно. Изделия из этого материала долговечны, имеют хорошую теплоотдачу, инертны к химическим реакциям, поэтому непритязательны к теплоносителю, доступны по цене. К недостаткам чугунных приборов относят их выраженную массивность, что предопределяет особые сложности с монтажом, необходимость установки дополнительных точек крепления, поддерживающих стоек, кронштейнов и т.п. Кроме того, такие приборы очень инертны, то есть требуют более длительного срока нагрева для выхода на оптимальный режим работы. Правда, и остывают они также намного дольше.

Регистры из чугуна могут быть изготовлены из гладких труб или же оснащенных теплообменными ребрами, которые в разы повышают теплоотдачу приборов.

Достоинства и недостатки регистров отопления

Регистры отопления в основном использовались для отопления промышленных строений с большой площадью, но, благодаря высокой эффективности и простоте конструкции, а также возможности самостоятельного изготовления, их давно оценили и собственники частных домов.

К преимуществам этих элементов отопительной системы относят следующие их качества:

Надежность конструкции при качественном изготовлении изделий.
Длительность эксплуатации - от 25 до 50 лет и более, в зависимости от материала изготовления.
Высокая теплоотдача, иногда превышающая аналогичный параметр классических батарей и радиаторов. Достижение повышенной мощности связано с тем, что внутри этих приборов находится больший объем теплоносителя, а значит, в помещение отдается больше тепла.
Простая эксплуатация системы с данными приборами, так как они имеют минимальное количество соединительных стыков, а значит, при должном контроле практически исключен риск серьезной аварийной ситуации.
Монтаж отопительного контура с регистрами отопления несложен, также, скажем, как и установка их в уже готовую систему.
Регистры подходят для обогрева разных строений – это могут быть промышленные и административные здания, жилые и хозяйственные помещения.
Благодаря гладким внешним поверхностям отопительных приборов, легко производить уборку, так как на них практически не собирается пыль. Внутренние гладкие поверхности регистров способствуют хорошей циркуляции теплоносителя внутри системы.
Простая конструкция регистров позволяет сделать их самостоятельно или же заказать изготовление по индивидуальному чертежу.
Регистры могут быть установлены не только в водяную систему отопления, но и в паровую.
Доступность и цена на материалы для изготовления регистров делает их стоимость гораздо ниже тех, что изготовлены в заводских условиях.
Так как регистры имеют простую конструкцию, их расчет произвести самостоятельно будет несложно.

Как и у большинства приборов системы отопления, у регистров есть и свои слабые стороны, которые также нужно предусмотреть при их выборе:

Большой объем воды или другого теплоносителя, который необходим для регистров, достаточно долго нагревается при запуске системы, что потребует большего расхода энергоносителей.
В большинстве случаев к «минусам» регистров относят их неэстетичный внешний вид. Однако, необходимо отметить, что при аккуратности изготовления подобные приборы теплообмена могут выглядеть не хуже, что заводские радиаторы, и отлично впишутся в интерьер комнат.
Вес отопительного прибора, заполненного теплоносителем, достаточно большой, поэтому очень важно предусмотреть для него надежные крепления, монтируемые в стену, или же продумать надежные опоры-ножки.
Если регистры изготовлены из стальных труб, то они требуют периодической окраски, так как сталь подвержена коррозии. Да и смотреться неокрашенные стальные трубы будут, прямо скажем, «не очень».

Расчет регистров отопления

Расчет параметров регистра отопления лучше всего провести в два приема.

Во-первых, чтобы обогрев был эффективным, необходимо рассчитать общую мощность отопительных приборов, необходимую для компенсации тепловых потерь в конкретном помещении. Это, кстати, касается не только регистров, но и любых других видов обогревателей.
Во-вторых, имея значения потребной мощности, необходимо рассчитать, регистр какого размера способен справиться с такой задачей.

Вычисление необходимой тепловой мощности для обогрева помещения

Самый простой вариант подсчета заключается в умножении площади комнаты на 100 Вт. Однако, при этом выпадает из зоны внимания множество особенностей помещения, которые в различной степени влияют на итоговый показатель мощности прибора отопления. Поэтому предлагаем вам воспользоваться нашим онлайн-калькулятором, в котором реализован хоть и несколько упрощенный, но все же учитывающий множество нюансов алгоритм расчета.

Калькулятор расчета необходимой тепловой мощности для конкретного помещения

Расчет проводится для каждого помещения отдельно.
Последовательно введите запрашиваемые значения или отметьте нужные варианты в предлагаемых списках.
Нажмите «РАССЧИТАТЬ ПОТРЕБНУЮ ТЕПЛОВУЮ МОЩНОСТЬ»

Площадь помещения, м²

100 Вт на кв. м

Высота потолка в помещении

До 2,7 м 2,8 ÷ 3,0 м 3,1 ÷ 3,5 м 3,6 ÷ 4,0 м более 4,1 м

Количество внешних стен

Нет одна две три

Внешние стены смотрят на:

Положение внешней стены относительно зимней «розы ветров»

Уровень отрицательных температур воздуха в регионе в самую холодную неделю года

35 °С и ниже от - 30 °С до - 34 °С от - 25 °С до - 29 °С от - 20 °С до - 24 °С от - 15 °С до - 19 °С от - 10 °С до - 14 °С не холоднее - 10 °С

Какова степень утепленности внешних стен?

Внешние стены не утеплены Средняя степень утепления Внешние стены имеют качественное утепление

Что расположено снизу?

Холодный пол по грунту или над неотапливаемым помещением Утепленный пол по грунту или над неотапливаемым помещением Снизу расположено отапливаемое помещение

Что расположено сверху?

Холодный чердак или неотапливаемое и не утепленное помещение Утепленный чердак или иное помещение Отапливаемое помещение

Тип установленных окон

Количество окон в помещении

Высота окна, м

Ширина окна, м

Двери, выходящие на улицу или на холодный балкон:

Пояснения по работе с калькулятором

«Плясать», так или иначе, начинаем от площади помещения. Необходимо на слайдере указать значение в квадратных метрах.
Понятно, что на необходимую тепловую мощность влияет не столько площадь, сколько объем помещения. А чтобы учесть это – указываем в выпадающем списке примерную высоту потолка.
Чем больше внешних стен в помещении, тем выше теплопотери. Чтобы учесть этот фактор, укажите в выпадающем списке количество стен, выходящих на улицу.
Стены, которые никогда «не видят» Солнца, естественно, выхолаживаются быстрее и сильнее. Укажите сторону света, куда выходит внешняя стена – так итоговый результат будет намного точнее.
Прослеживается зависимость и от расположения внешней стены относительно преобладающей зимней «розы ветров». Понятно, что с наветренной стороны теплопотери будут выше. Выберите свой вариант из предложенных.

Кстати, если какие-то поля сложно заполнить из-за недостаточности информации, можно оставить так, как есть, но в этом случае калькулятор проведет расчет для самых неблагоприятных исходных условий.

Необходимо учесть особенности местного климата. Для этого достаточно указать, какие морозы преобладают в самую холодную декаду зимы.

Внимание – здесь речь не идет о каких-то аномалиях. Должны быть указаны именно нормальные для вашей местности минимальные отрицательные температуры.

Следующее окно – это примерная степень термоизоляции стен.

— Если утепление проводилось в полном объеме, всесторонне, с опорой на проведенные теплотехнические расчеты, или если сама конструкция здания уже подразумевает должный уровень термоизоляции (например, каркасные дома) то указывается качественное утепление.

— Средняя степень утепления подразумевает стены из материалов, имеющих определённые термоизоляционные качества (пустотный кирпич, газобетон, натуральная древесина – брус или бревно), или выполнение термоизоляции «на глазок», без предварительных расчетов.

— А вот вообще неутепленных стен в частном доме не должно быть в принципе, иначе создать в нем комфортный микроклимат – невозможно.

А как провести расчет необходимого утепления?

Существует несколько упрощенный, но достаточно точный алгоритм расчета толщины утепления любых конструкций жилого дома – стен, перегородок, перекрытий, кровли. Если есть желание оценить степень утепленность своего жилья – специальный калькулятор размещен в публикации, посвященной

Немало теплопотерь из помещения приходится на перекрытия – полы и потолки. Поэтому два следующих поля ввода информации посвящены именно этому. Из предложенных вариантов необходимо выбрать тот, что подходит к рассчитываемому помещению в максимальной степени.
«Магистральными путями» проникновения холода всегда являются окна. Причем в этом аспекте важны несколько факторов – и материал изготовления окон, и их линейные размеры, и общее количество в помещении. Следующие четыре поля ввода отданы окнам – там должно быть все предельно понятно.
Наконец, если имеется дверь, выходящая на улицу (или в неотапливаемое помещение), то каждый раз, когда она открывается, в комнату будет заходить внушительная масса холодного воздуха. Еще хуже, если такая дверь – не одна. На это также следует сделать поправку.
Итоговый результат будет получен в ваттах и киловаттах.

Это значение записываем – нам вскорости предстоит к нему вернуться.

Вычисление тепловой мощности регистра

Теперь, когда мы знаем, к чему «нужно стремиться», можно подобрать конструкцию регистра, чтобы он в полной мере удовлетворял рассчитанному ранее значению тепловой мощности. Как это можно сделать?

Сразу оговоримся – все расчеты будут только для стальных труб.

Самое простое решение: можно отыскать табличку с уже ранее просчитанными показателями теплоотдачи труб. Например, ниже приведена подобная таблица, со значениями для температурного режима в трубе подачи +90°С, в обратке +70°С, с поддержанием температуры воздуха в помещении в +20°С.

Отопительная способность одного погонного метра стальной трубы в составе регистра (м² отапливаемой площади)

Внешний диаметр трубы, мм	Площадь обогрева помещения, м²
159	2.43
133	2,0
108	1.66
89	1.37
76	1.19
57	0.94
42	0.69
32	0.57
25	0.5

Казалось бы, все просто. Если судить по таблице, то погонный метр трубы с диаметром около 60 мм способен обеспечить отеплением около одного квадратного метра площади. Но, как уже говорилось выше, исходить при расчётах только от площади – это весьма приблизительные вычисления, способные дать немалую ошибку. Поэтому лучше провести более точный расчет.

Предлагается такой вариант – провести вычисления, взяв в основу линейные параметры регистра и температурный режим работы системы отопления. На этот счет существует специальная формула:

Q= St × K ×Δ t

Буквы в данной формуле означают следующие параметры:

Q — тепловая мощность трубы;
St – площадь теплообмена, выраженная в квадратных метрах.
K – коэффициент теплоотдачи стальной трубы. Это – табличная величина, которую можно принять равной 11,63 Вт/м²×˚С;
Δt – величина так называемого теплового напора.

Есть некоторые неясности с площадью контакта и тепловым напором. Вносим пояснения:

Площадь отрезка трубы определить несложно. Для этого необходимо длину окружности (по внешней стороне трубы) умножить на длину участка.

Длина окружности = π × D, значит

St = π × D × L

D – диаметр трубы, (м);
L – длина трубы, (м).

Теперь рассмотрим температурные значения.

Показатель теплового напора Δt принимают равным

Δt = 0,5 (Тп + То) — Тв

Тп и То – температурный режим системы отопления, то есть температура в трубах подачи и обратки соответственно.
Тв – необходимая температура воздуха в отапливаемом помещении

У нас речь идет о регистре, то есть о совокупности параллельно расположенных труб с последовательным движением теплоносителя. А это означает, что теплоотдача каждой последующей секции, несмотря на абсолютное равенство в размерах, будет уменьшаться примирено на 10%. То есть суммарная мощность регистра не будет равна банальному произведению мощности одной секции на их количество – требуется внесение соответствующих поправок.

Все эти соотношения и табличные значения заложены в следующий онлайн-калькулятор, который поможет быстро и точно рассчитать теплоотдачу от планируемого регистра отопления. Необходимые пояснения будут даны ниже.

Калькулятор расчета тепловой мощности регистра отопления

Укажите запрашиваемые значения и нажмите «РАССЧИТАТЬ ТЕПЛОВУЮ МОЩНОСТЬ РЕГИСТРА»

Параметры температурного режима системы отопления
Температура воздуха в помещении упрощенно принимается равной +20 градусам

Температура в трубе подачи

Температура в трубе обратки

Планируемые размерные параметры регистра отопления

Длина секции, м

Диаметр круглой или стороны профильной трубы, мм

Количество секций в регистре, шт

Пояснения по проведению вычислений

Применять этот калькулятор для того чтобы найти оптимальное соотношение всех размерных параметров планируемого регистра отопления – совсем несложно. Можно рассмотреть на примере.

Допустим, при первом этапе расчетов у нас получилось, что для эффективного обогрева конкретного помещения необходима тепловая мощность в 1920 Вт (1,92 кВт). Планируется для использования в качестве теплообменного прибора изготовить регистр из стальных труб. При этом конфигурация помещения такова, что есть возможность выделить на установку регистра не более 3.5 метров вдоль внешней стены.
Расчет проведём, например, для температурного режима 80/60 °С, при ожидаемой температуре в помещении +20°С (Температура +20°С в данном калькуляторе принята за константу и уже внесена в программу расчета). Эти температурные показатели труб подачи и обратки указываем на соответствующих слайдерах интерфейса.
Переходим к размерным параметрам будущего регистра отопления. Вводим ту длину секции, которую позволяют нам установить особенности помещения, то есть 3,5 метра.
А вот дальше – уже интереснее. В следующем поле ввода необходимо выбрать и указать предполагаемый стандарт трубы, из которого планируется монтировать регистр. Но выбор – стандартные размеры круглых и профильных труб (квадрат и прямоугольник). Давайте для начала попробуем круглую трубу диаметром 57 мм.
Последнее поле ввода – это количество секций регистра. Поправка на каждую последующую секцию, о которой говорилось выше, в программе расчета уже учтена. Давайте попробуем поставить для старта 3 секции.

Что делать?

Начинаем пробовать менять исходные данные. При этом показатели температуры и длину секции можно не трогать – их значения останутся такими же, как были при первом вводе. А вот сечением трубы и количеством секций вполне допустимо «поиграть».

Увеличиваем количество секций до шести – но все равно получаемые 1638 Вт нас не устраивают. Значит, придется увеличивать диаметр трубы, так же проверяя по различному количеству секций.

Подобный «перебор» вариантов занимает буквально считаные секунды, и в итоге в нашем примере находим, что при длине 3,5 м будет достаточно регистра с пятью секциями из трубы Ø 76 мм, четырьмя — Ø88 мм – и так далее.

Аналогичные «прикидки» можно быстро провести и для профильных труб. Так, например, для рассматриваемого случая отлично подходит четырехсекционный регистр, смонтированных из прямоугольной трубы 80×60 мм.

Вполне можно поискать и другие варианты. Кстати, никто не мешает при необходимости уменьшить длину регистра, если это выглядит целесообразным по тем или иным соображениям.

В итоге, если записывать все устраивающие варианты, получится очень наглядная картина. Из этого разнообразия уже можно выбрать наиболее оптимальный, руководствуясь уже какими-либо индивидуальными критериями – наличием в хозяйстве того или иного материала, уровнем цен на металлопрокат на местной базе, стремлением свести к минимуму количество сварных швов, чисто эстетическими соображениями, и другими.

Какие еще параметры следует учесть?

Если решение найдено, можно переходить к составлению чертежа. При этом необходимо учитывать еще один размерный параметр – это расстояние между секциями.

При монтаже змеевикового регистра эта величина определяется размерами используемых отводов. В частности, в данном случае будет интересовать значение F – от оси трубы до торца отвода после поворота на 90 градусов.

В данном случае нас интересует так называемая высота отвода — F

Вполне очевидно, что расстояние между секциями получится:

h = 2F — D

Если собирается обычный секционный регистр, то расстояние между трубами придется задавать самостоятельно. Рекомендуемая величина этого просвета:

h = D+ 50 мм

По тому же принципу можно подходить и в случае, когда регистр планируется монтировать из профильной трубы, но только вместо диаметра поставляется высота прямоугольного или квадратного профиля (естественно, учитывая его пространственное расположение к конструкции регистра).

Этот рекомендуемый просвет снизит негативное встречное влияние инфракрасных протоков от соседних секций, когда они начинают взаимно «глушить» друг друга. Таким образом, при соблюдении рекомендованных расстояний эффективность теплоотдачи регистра отопления значительно выиграет.

Самостоятельное изготовление регистров отопления

Итак, если решено изготовить регистр самостоятельно, то для этого прежде всего потребуется подготовить необходимые материалы и инструменты. Из инструментов понадобится:

Сварочный аппарат и электроды;
Шлифовальная машинка угловая («болгарка»);
Газовый ключ;
Молоток;
Щетка с металлическим ворсом;
Строительный уголок;
Тиски (лучше всего – трубные), струбцины;
Электродрель со сверлами по металлу;
Рулетка;
Строительный уровень.

Кроме этого, обязательно нужно подготовить все необходимые защитные принадлежности для работы с дуговой сваркой - это специальный костюм, рукавицы, маска, надежные непрогораемые сапоги или ботинки

Подготовку материалов, требуемых для изготовления такого прибора отопления, лучше рассмотреть на конкретном примере. Допустим, требуется собрать модель регистра, представленную на чертеже.

Такой регистр состоит из четырех секций, имеющих длину в 1000 мм, изготовленных из стальной трубы диаметром 108 мм. Для его полной сборки потребуется приобрести:

№ позиции	Наименование детали	Параметры деталей	Ед. измер.	Количество деталей
1.	Стальная труба	Ø 108 (Ду 100 мм)	Шт.	4
2.	Перемычка непроходная	Ø 48×3,5 (Ду 40 мм)	Шт.	3
3.	Перемычка проходная	Ø 48×3,5 (Ду 40 мм)	Шт.	3
4.	Заглушка эллиптическая торцевая	Ø 108 (Ду 100 мм)	Шт.	8
5.	Штуцер с наружной резьбой	G½ дюйма (Ду 15 мм)	Шт.	2

Кроме перечисленных деталей, потребуются два шаровых крана, соответствующих по диаметру штуцерам, которые устанавливаются на входе и выходе теплоносителя, на трубах контура отопительной системы, а также можно установить на верхней секции кран для отвода воздуха из системы.

Необходимо, кроме того, заранее продумать детали крепления регистра к стене или же установки его на пол – это могут быть мощные кронштейны, подставки или ножки, съемные или приваренные стационарно. В любом случае, следует всегда иметь в виду, что сам по себе регистр нередко получается весьма массивным, а если добавить еще вес теплоносителя, то значение надежных креплений становится очевидным.

На этой иллюстрации представлен вариант регистра, закрепленного на стене кронштейнами-подставками. Кроме этого, здесь хорошо видны краны, которые установлены на трубах подводки – вход и выход теплоносителя у данной модели находятся с одной стороны.

Последовательность сборочных работ

Работы по изготовлению регистра самой простой конструкции производятся в следующем порядке:

Вначале выполняется подготовка деталей. В первую очередь это касается секций регистра – трубы размечаются по длине согласно схеме, и нарезаются с помощью «болгарки».
Теперь все внутренние поверхности нарезанных труб рекомендовано зачистить от налета ржавчины и попавшего внутрь мусора и пыли. Этот процесс необходим для снижения сопротивления циркуляции теплоносителя. Очистку можно провести подручными средствами, с помощью круглой щетки с металлическим ворсом, которую нужно будет надежно закрепить на арматуре, в данном случае, длиной в 1200÷300 мм. Затем, хорошо было бы удалить осыпавшийся со стенок мусор напором воздуха или воды. При использовании последнего варианта, трубу после этого нужно хотя бы минимально просушить.

Следующим шагом подготавливаются заглушки. Их нужно также очистить от ржавого налета, и в двух из них высверлить отверстия соответствующих диаметров - для установки штуцеров.

В высверленные отверстия устанавливаются и привариваются штуцеры, после чего сами заглушки нужно приварить к торцам труб – в соответствии с чертежом, на входе в регистр и на выходе из него.
Далее, по размерам чертежа на трубах делается разметка мест, где будут привариваться перемычки.
В местах, где будут устанавливаться проходные каналы, в трубе нужно будет просверлить отверстия, соответствующие диаметру перемычки. Следует проявить внимательность в этом вопросе – чтобы неверными действиями при монтаже не нарушить запланированного направления тока теплоносителя.
Теперь на отверстия в горизонтальных секциях привариваются проходные перемычки, а затем в отмеченных точках, где отверстия не высверливались – непроходные. В паре эти перемычки соединят между собой секции регистра и зададут правильное направление потока жидкости.
Все сварочные швы нужно очень хорошо зачистить, иначе регистр будет выглядеть неаккуратно.
Далее, прежде чем окрашивать регистр и устанавливать его в отопительный контур, необходимо проверить герметичность прибора. Для этого его заполняют водой через верхний штуцер, герметично закрыв нижний, и создают избыточное давление. Если хотя бы на одном из сварочных швов обнаружится течь, или даже просто «слеза», то теплоноситель потребуется слить, а шов проварить дополнительно.
Металлическую поверхность батареи после проверки рекомендуется покрыть термостойкой краской по металлу, которая предотвратит коррозию на внешних стенках регистра, сделает прибор более привлекательным внешне.

Если планируется изготовить мобильный вариант регистра, то в него устанавливается ТЭН. Его устанавливают на нижней секции прибора, в одной из торцевых заглушек.

Однако, в этом случае заглушку лучше не приваривать намертво, поэтому или приобретается ее вариант с внешней резьбой, а в трубе нарезается внутренняя резьба, или используется фланцевое соединение с несколькими болтами и уплотнительным кольцом. Съемная заглушка необходима на случай выхода из строя ТЭНа - чтобы для его замены не пришлось прибегать к резке и сварке металла.

Как правило, мастера предпочитают заполнять мобильные регистры трансформаторным маслом, которое имеет температуру кипения около 300°С. Масло должно быть чистым, без примесей, и неиспользованным ранее, тогда регистр, заполненный им, прослужит не менее 20 лет. Наполнение емкости таким теплоносителем производится на 85% от общего объема, так как при нагревании масло будет весьма значительно расширяться.

В любом случае, если регистр не подключен к общей системе отопления и работает автономно (например, тот же ТЭН или встроенный миниатюрный электродный котел), то в верхнюю трубу прибора обязательно должен быть врезан расширительный бачок и воздухоотводчик.

Как говорилось выше, регистр можно изготовить и из профильной трубы. Пример такого прибора представлен на данном иллюстрации Кстати, на ней же указаны размеры, по которым при наличии опыта слесарных и сварочных работ можно изготовить детали конструкции и собрать этот достаточно компактный регистр, который будет неотличим от заводского.

Монтаж регистра в систему отопления

Способы соединения

Существует два способа установки прибора в систему отопления – это резьбовое соединение или приваривание.

Монтаж регистра путем резьбового соединения осуществляется через шаровой кран или же с помощью муфты (фитинга) или с применением накидной гайки-«американки». Если выбирается этот способ установки, то штуцер, привариваемый к заглушке должен иметь наружную резьбу.

Если же планируется для соединения использовать сварку, то ею соединяется штуцер, вкрученный в шаровый кран, с трубой контура отопления.

У каждого из способов есть свои достоинства и недостатки. Например, если соединение резьбовое, то при возникновении протекания, дефект можно устранить достаточно быстро. Для этого необходимо:

— Слить из системы воду;

— Затем разводным газовым ключом скрутить контргайку и муфту в одну сторону;

— Хорошо просушить резьбу труб;

— Затем намотать на нее в качестве уплотнителя традиционную паклю с герметизирующей пастой или какой-то иной современный синтетический уплотнитель;

— Вернуть муфту и контргайку на место, плотно затянуть.

Если же трубы соединены сваркой, то придется также слить теплоноситель, а затем с помощью «болгарки» срезать область течи и снова произвести сварочные работы. При этом нужно учитывать то, что сварка не пощадит стены и обои, а также напольное покрытие, непременно оставив на них следы.

Сварное соединение будет надежнее резьбового, если шов сварен качественно, что под силу только профессиональному сварщику. Без гарантированного опыта за эту операцию лучше даже не браться – качественно обварить трубу небольшого диаметра, к тому же идущую вдоль стены – это задача для профессионала.

Особенности монтажа

В целом установка регистров в отопительный контур практически не отличается от монтажа традиционных радиаторов. Единственное различие - это размеры и массивность конструкции.

Чтобы приборы были смонтированы правильно, при их установке необходимо соблюдать некоторые правила:

Необходимо учитывать расстояние между регистром и стеной, а также оконным проемом, так как оно должно быть не менее 25 мм от стены и столько же – от поверхности пола. А между подоконником и регистром следует предусмотреть 50 мм - это необходимо для того, чтобы часть вырабатываемого тепла не уходило в стену.
Если для сборки конструкции используется резьбовое соединение, то для его уплотнения устанавливаются паронитовые прокладки, качественная ФУМ-лента или же пакля (сантехнический лен) с герметизирующей пастой (типа «Unipak»).
Окраска любых регистров, изготовленных из обычной стальной трубы, является обязательной операцией, так как она предотвратит появление и распространение очагов коррозии. Вместе с тем следует учитывать, что теплопроводность при нанесении слоя краски несколько снизится, но зато длительность эксплуатации регистра возрастет. Во всяком случае, слишком толстый слой краски – тоже противопоказан.
Уклон по всей длине труб-подводок к регистрам в сторону движения теплоносителя должен составлять 5÷10 мм на метр или 0,05% от длины батареи. Однако, если длина подводки 500 мм и менее, то уклон делать не обязательно.
Монтажные работы рекомендовано производить до начала отопительного сезона - так можно проверить правильность и качество установки, расчетную мощность регистра, произведя пробный его запуск, и при необходимости, внести необходимые корректировки.

Для того чтобы увеличить срок службы регистров, необходимо периодически выполнять ряд несложных мероприятий. Впрочем, любая система отопления требует проведения регулярных ревизий, поэтому регистры также не являются исключением.

Проверку состояния сварных швов и резьбовых соединений рекомендовано проводить хотя бы два раза в год - после и перед началом отопительного сезона. При обнаружении повреждений или даже их признаков (например, легкая желтая «патина» на краске в месте расположения сварного шва или резьбового соединения), следует их сразу же устранить, например, поменять ненадежную прокладку, проварить шов или заменить кран.
Также необходимо контролировать температурный режим работы каждой трубы, установленной в конструкцию.
Чтобы внутри автономной системы отопления образовывалось меньше накипи и ржавчины, при использовании в качестве теплоносителя воды следует добавить в нее некоторое количество технической соды, которая смягчит агрессивность жидкости.
Любая батарея требует периодической очистки от пыли, а некоторые – и нанесения свежего слоя краски. К таким приборам относятся и регистры.

Как можно заключить, исходя из перечня мер по уходу за регистрами, они неприхотливы, и поэтому надежно будут обогревать дом не один десяток лет.

* * * * * * * *

Итак, любой собственник жилья, предпочитающий сэкономить на приобретении отопительных приборов и умеющий работать со сварочным аппаратом, может самостоятельно изготовить регистры отопления. Впрочем, не стоит слишком уж превозносить достоинства таких приборов теплообмена – в сравнении с современными радиаторами по критериям тепловой мощности они все равно проигрывают «с разгромным счетом». Так что обращаться к вопросу самостоятельного изготовления регистров (если исходить с позиций экономии первичных вложений), будет целесообразно, наверное, лишь в том случае, если трубы можно раздобыть чуть ли не даром.

В завершение публикации – видеосюжет об изготовлении регистра отопления из профильной трубы.

В устройстве систем отопления частных домов и многоквартирных зданий в качестве наиболее часто используемого материала применяют стальные трубы. У многих потребителей возникают вопросы: насколько хороши эти традиционные изделия в своих технических характеристиках? Именно о таком значимом для отопительных систем параметре, как теплоотдача, расскажем более подробно.

Когда имеет значение коэффициент теплоотдачи стальной трубы

Учитывать коэффициент теплоотдачи стальной трубы требуется при проектировании отопительных систем для определения нужного количества нагревательных приборов и выбора котельного оборудования. Этот параметр также имеет значение:

в подсчете возможных потерь при передвижении теплоносителя по трубопроводам центральных и индивидуальных отопительных систем;
для выбора оптимальных и наиболее эффективных рабочих размеров отопительных приборов, изготавливаемых из стальных труб (змеевиков (полотенцесушителей), регистров).

Коэффициент теплоотдачи представляет собой расчетную величину, характеризующую интенсивность, с которой стальные трубы отдают тепло окружающей среде. Для расчета теплоотдачи стальных труб применяется формула, в которой в качестве исходных данных учитываются площадь поверхности и температура окружающей среды. Искомый параметр получается из соотношения плотности теплового потока, отдаваемого поверхностью, и разности температур на ней с окружающей средой.

Что важно учитывать в расчете теплоотдачи стальных труб

Среднюю удельную теплопроводность стальных труб принято принимать как 74 Вт/м x К, где К –коэффициент теплоотдачи. Обратите внимание, что это именно усредненный показатель, так как для более детального расчета необходимо учитывать еще и другие критерии, в числе которых:

Форма труб,
Площадь поверхности (зависит от диаметра),
Покрытие труб краской, ее цвет,
Свойства планируемых к использованию теплоизоляционных материалов,
Характеристики окружающей среды: температуру, теплопроводность,
Температуру и скорость перемещения теплоносителя.

Для вычисления площади поверхности стальных труб используется математическая формула, применяемая в определении площади цилиндра.

Для выполнения расчета вам понадобится использование формулы: Q = K x F x dT . В этой формуле:

Q – теплоотдача, измеряемая в Ваттах (Вт),

F – площадь измеряемых труб (для удобства рекомендуется изначально рассчитать теплоотдачу 1м стальной трубы, результат умножить на длины труб одинакового диаметра в системе и получить среднее значение величины труб разных диаметров),

dT – температурный напор. Для получения этого значения также существует правило расчета. Это значение соответствует сумме температур на входе и выходе трубы, деленной на 2, из которой вычитается температура окружающей среды.

При использовании теплоизоляции результаты расчета по указанной выше формуле необходимо умножить на показатель КПД теплоизоляции, указанный производителем материала.

Что делать для того, чтобы теплоотдача стала меньше

Уменьшение теплоотдачи необходимо на таких участках, которые не используются для полезных целей. Это нужно для экономии затрат на подогрев теплоносителя и обеспечит вам экономию средств на его оплату. Едва ли вы согласны в буквальном смысле выбрасывать свои деньги на ветер.

Чтобы предотвратить остывание теплоносителя на таких проблемных участках, строительный рынок предлагает достаточно большой выбор теплоизоляционных эффективных и экологически безопасных материалов. Описание всего их ассортимента и свойств выходит за пределы этой статьи и должно быть предметом отдельного исследования. Общая рекомендация состоит в том, что их использование следует считать обязательным как в частном, таки в многоэтажном строительстве.

Способы для увеличения теплоотдачи

Отдачу тепла стальными трубами и изготовленными из них отопительными приборами можно увеличить несколькими способами. Вот несколько практических и недорогих по исполнению советов:

Покрасьте отопительный прибор или трубы краской теплого матового цвета. Так вы увеличите инфракрасное излучение.
Смонтируйте между трубами оребрение из плоских металлических пластин или полых труб меньшего диаметра.

Отопительные приборы из стальных труб

Наиболее распространены такие нагревательные приборы из стальных труб:

Змеевики (полотенцесушители),
Теплый пол,
Отопительные регистры.

Полотенцесушители из стальных труб в их классическом виде, подключаемые к системе отопления и работающие только в отопительный сезон, сегодня не особенно популярны. Потребители отдают предпочтение автономным приборам со специальным теплоносителем и электрическим подогревом. Промышленность выпускает достаточно большой ассортимент с различными техническими характеристиками и дизайном, которые имеют невысокую стоимость. Поэтому вопрос изготовления полотенцесушителей из стальных труб кустарным способом давно перестал быть актуальным.

Для устройства теплых полов стальные трубы также постепенно полностью уходят в прошлое. Основная причина этому – развитие и усовершенствование технологий, более эффективных во всех значимых характеристиках.

Несколько иначе обстоит дело с эффективными регистрами из стальных труб. Эти отопительные приборы продолжают иметь высокую популярность в частных жилых домах, их применяют для устройства отопления в подъездах многоквартирных домов и в зданиях промышленного предназначения. Причина – в их максимально высокой теплоотдаче с одновременно низкой стоимостью материалов для их изготовления. Внешний вид регистров – это трубы, соединенные между собой перемычками меньшего диаметра. Высокий коэффициент их теплоотдачи достигается за счет увеличенной общей площади теплового изучения.

Давайте попробуем обобщить случаи, когда может понадобиться расчет теплоотдачи трубы, и узнать методы расчета этого параметра.

Зачем это нужно?

При расчете нагревательных приборов;
Чтобы оценить количество потерь тепла на трубопроводах, транспортирующих теплоноситель.

Отопительные приборы

Что за нагреватели используют в качестве отдающих тепло элементов трубы?

Из широко распространенных стоит упомянуть:

Теплый пол;
Полотенцесушители и разнообразные змеевики;
Регистры.

Теплый пол

В качестве нагревательного элемента для водяного теплого пола (есть еще и теплый пол с электрическим подогревом) практически всегда выступают именно трубы; однако использование последнее время стало редкостью.

Причины очевидны: стальная труба подвержена коррозии и уменьшению просвета со временем; монтаж требует наличия сварки; монтаж стальной трубы на — это всегда потенциальные утечки. А что такое течи в полу, под стяжкой? Мокрый потолок на нижнем этаже или в подвале и постепенное разрушение перекрытия.

Именно поэтому в качестве нагревательного элемента для теплого пола совсем недавно предпочитали использовать змеевики из металлопластиковой трубы (с обязательным монтажом фитингов вне стяжки), сейчас же в стяжку все чаще укладывается армированный полипропилен.

Он имеет низкий коэффициент теплового расширения и при правильном монтаже не требует ремонта и обслуживания много десятилетий. Применяются и другие пластики.

Совет: обязательно оставьте небольшие зазоры на тепловую деформацию трубы. Армированный полипропилен вытягивается при нагреве меньше неармированного, но все же вытягивается.

Полотенцесушители

Стальные полотенцесушители весьма распространены в домах советской постройки. Еще совсем недавно они были частью типового проекта любого строящегося дома, причем вплоть до 80-х годов всегда монтировались на резьбовых соединениях.

Циркуляционные врезки в элеваторных узлах, обеспечивающие постоянно горячие стояки отопления, тоже появились относительно недавно.

Раз так — режимом работы полотенцесушителя были повторяющиеся охлаждения и нагревы. Расширения — сжатия. Как на это реагировали резьбовые соединения? Правильно. Начинали течь.

Позже, когда полотенцесушители стали частью стояков отопления и загрели круглосуточно, проблема течей отошла на второй план. Сам же размер сушилки (и, соответственно, эффективная площадь теплоотдачи) резко уменьшился. Причина — изменение среднесуточной температуры.

Если раньше змеевик в ванной нагревался лишь тогда, когда владельцы ванной пользовались горячей водой, то теперь грел постоянно.

Регистры

Во многих производственных помещениях, в складах и даже некоторых давно не ремонтировавшихся магазинах внимание привлекает несколько рядов толстых труб под окном, от которых идет ощутимый жар. Перед нами один из дешевейших отопительных приборов эпохи развитого социализма — регистр.

Он представляет собой несколько толстых труб с заваренными торцами и перемычками из тонких трубок. В простейшем варианте это вообще может быть одна толстая труба, идущая по периметру помещения.

Забавно сравнить теплоотдачу стального регистра с занимающей сопоставимый объем в комнате алюминиевой батареей современного образца. Разницы в теплоотдаче в разы.

Как за счет большей теплопроводности алюминия, так и за счет огромной поверхности теплообмена с воздухом у современного решения. Об эстетике в случае регистра говорить, сами понимаете, не приходится вообще.

Однако регистр был решением дешевым и доступным. К тому же крайне редко требовал ремонта или обслуживания: забитая даже наполовину труба продолжала греть, ну а проваренный электросваркой шов течь начинал примерно после пятисотого удара кувалдой.

Способы увеличения теплоотдачи

С точки зрения отдачи в пространство максимального количества тепла менее эффективен, чем труба, разве что шар. У него еще худшее соотношение поверхности к объему.

Что же делали предки, чтобы эти чудовищные отопительные приборы грели?

Как увеличить теплоотдачу трубы?

Увеличивали инфракрасное излучение отопительного прибора . Простая окраска регистра черной матовой краской давала ощутимое потепление в помещении.
Кстати, нынешнее хромирование современных змеевиков для ванной выглядит эффектно, но с точки зрения теплоотдачи прибора — идиотизм чистейшей воды.

Увеличена теплоотдача труб стальных может быть и благодаря оребрению, наваренному или смонтированному иным способом снаружи трубы .
Конечная стадия реализации этого способа — конвектор, виток трубы с поперечными пластинами. Разумеется, в этом случае все методы расчета теплоотдачи трубы неприменимы — труба отдает в этом приборе меньшую часть тепла.

Потери тепла через трубы

В городской квартире все просто: и стояки, и подводка к отопительным приборам, и сами приборы находятся в обогреваемом помещении. Какой смысл переживать из-за того, сколько тепла рассеивает стояк, если оно служит той же цели — отоплению?

Однако уже в подъездах многоквартирных домов, в подвалах и в части складских помещений ситуация в корне иная. Обогреть нужно одно помещение, а подвести к нему теплоноситель через другое. Отсюда — попытки минимизировать теплоотдачу труб, по которым горячая вода поступает в батареи.

Теплоизоляция

Самый очевидный способ того, как может быть уменьшена теплоотдача трубы стальной — теплоизоляция этой трубы. Еще двадцать лет назад способов для этого было два: рекомендованный нормативной документацией (утепление стекловатой с обмоткой негорючей тканью; еще раньше внешнюю изоляцию вообще выполняли твердой с использованием гипсового или цементного раствора) и реалистичный: трубы просто заматывались тряпьем.

Сейчас появилась масса вполне адекватных способов ограничить потери тепла: тут и пенопластовые накладки на трубы, и разрезные оболочки из вспененного полиэтилена, и минеральная вата.

При строительстве новых домов эти материалы активно применяются; однако в жилищно-коммунальной системе ограниченность, вежливо говоря, бюджета приводит к тому, что трубы в подвалах по-прежнему просто заматывают сса… гм, рваными тряпками.

Цифры и формулы

Обе этих категории — расчет отопительных приборов и расчет потерь тепла по пути к ним — сводится к одному: нам нужно знать, сколько тепла отдает стальная труба при заданной температуре воды в ней и воздуха снаружи. Дополнительным условием является наличие или отсутствие теплоизоляции.

Весь расчет теплоотдачи стальных труб выглядит так : Q=K*F*dT, где:

Q — теплоотдача трубы в килокалориях;

K — коэффициент теплопроводности стальной трубы, зависящий, кроме материала, от диаметра трубы, разницы температур между теплоносителем и воздухом и количества ниток отопительного прибора;

F — площадь поверхности трубы или труб;

dT — температурный напор, который равен половине суммы температур на входе трубы и на выходе минус температура внутри помещения.

Коэффициент варьируется от 8 до 12,5 в зависимости от:

Диаметра трубы;
Количества ниток трубы в регистре (в случае отопительного прибора);
Температурного напора.

В случае теплоизолированной трубы результат умножается на КПД теплоизоляции, то есть на количество процентов тепла, которое она пропускает в окружающее пространство.

Так, возьмем регистр в три нитки из трубы-сотки длиной в один метр. Температуру в комнате берем равной 20 С; при прохождении через регистр температура теплоносителя падает с 81 до 79 С.

Помните, как рассчитывается поверхность цилиндра? S=2 πrh, длина окружности на высоту. Площадью перемычек и торцов в этом случае смело можно пренебречь.

Общая площадь каждой трубы регистра у нас окажется равной 2*3,1415*0,05*1=0,31415 м2. Таких трубы три; суммарная их площадь будет чуть меньше квадратного метра.

Наш регистр оставит в помещении всего-то 540 килокалорий тепла.

Заключение

Вот, в общем-то, и все премудрости, связанные с постепенно уходящими в прошлое стальными трубами и их способностью греть воздух. Последний на сегодня

совет: забыть их, как страшный сон, и обратить свой взор к более современным решениям.

Расчёт теплоотдачи трубы требуется при проектировании отопления, и нужен, чтобы понять, какой объём тепла потребуется, чтобы прогреть помещения и, сколько времени на это уйдёт. Если монтаж производится не по типовым проектам, то такой расчёт необходим.

Для каких систем нужен расчёт?

Коэффициент теплоотдачи считается для тёплого пола. Всё реже эта система делается из стальных труб, но если в качестве теплоносителей выбраны изделия из этого материала, то произвести расчёт необходимо. Змеевик – ещё одна система, при монтаже которой необходимо учесть коэффициент отдачи тепла.

Регистры – представлены в виде толстых труб, соединённых перемычками. Теплоотдача 1 метра такой конструкции в среднем – 550 Вт. Диаметр же колеблется в пределах от 32 до 219 мм. Сваривается конструкция так, чтобы не было взаимного подогрева элементов. Тогда теплоотдача увеличивается. Если грамотно собрать регистры, то можно получить хороший прибор обогрева помещения – надёжный и долговечный.

Как оптимизировать теплоотдачу стальной трубы?

В процессе проектирования перед специалистами встаёт вопрос, как уменьшить или увеличить теплоотдачу 1 м. стальной трубы. Для увеличения требуется изменить инфракрасное излучение в большую сторону. Делается это посредством краски. Красный цвет повышает теплоотдачу. Лучше, если краска матовая.

Другой подход – установить оребрение. Оно монтируется снаружи. Это позволит увеличить площадь теплоотдачи.

В каких же случаях требуется параметр уменьшить? Необходимость возникает при оптимизации участка трубопровода, расположенного вне жилой зоны. Тогда специалисты рекомендуют утеплить участок – изолировать его от внешней среды. Делается это посредством пенопласта, специальных оболочек, которые производятся из особого вспененного полиэтилена. Нередко используется и минеральная вата.

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.

Рассчитываем отдачу для 1 м. изделия

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.