Регистры отопления: виды конструкций, расчет параметров, особенности монтажа

Существует огромное количество различных по конструкции и материалу изготовления батарей для систем обогрева жилых и нежилых помещений. Но регистры отопления среди них выделяются своей высокой эффективностью теплоотдачи и простотой самостоятельной сборки.

Внешне и конструктивно эти теплообменные приборы напоминают обычные змеевики полотенцесушителей, но по размерам они сильно превосходят аналоги для ванных комнат.

Разновидности регистров отопления из труб

Регистр отопления – это классический теплообменник «вода-воздух». В большинстве случаев он выполняется из гладкостенной металлической трубы. Последняя бывает одиночной либо в виде ряда из нескольких отрезков трубопровода, расположенных горизонтально друг над другом. При этом встречаются отдельные конструкции с оребрением.

Отопительный прибор, выполненный только из гладкостенной трубы, проще мыть при постоянных уборках. На нем нет пластинчатых ребер или узких мест, которые сложно обтереть тряпкой. В результате на таком регистре не образуется “колоний” из пыли и грязи. В этом отношении он сильно выигрывает у широко распространенных сейчас панельно-секционных радиаторов.

Обычно отопительные регистры устанавливаются в гаражах, складах, мастерских, больницах и школах – то есть в помещениях, где повышенные требования к противопожарной и санитарной безопасности

По эффективности отдачи тепловой энергии и затратам на обогрев трубный регистр не уступает обычным батареям, а зачастую превосходит их. Общая площадь поверхности теплопередачи в обоих случаях приблизительно одинакова, только в рассматриваемом приборе теплоноситель течет по широкому каналу.

Гидравлическое сопротивление в этой ситуации получается гораздо ниже того, что в стандартном радиаторе из нескольких панельных секций. А это прямо сказывается на затратах энергии для прокачки воды по подобному отопительному контуру.

Виды по форме конструкции

Внешне регистр отопления выглядит не слишком элегантно. Зато он дешев и прост в изготовлении. А если приложить немного усилий, то такой обогреватель-теплообменник вполне можно вписать в интерьер даже жилой комнаты.

В отечественных деревенских домах до недавнего времени подобный вариант системы отопления применялся почти повсеместно. В советское время панельно-секционных радиаторов в продаже не имелось, а вот широкую трубу достать было не так сложно. А дальше требовался лишь сварочный аппарат. Соединяется полученный трубный обогреватель с водяным теплообменником внутри дровяной печи сваркой элементарно и быстро.

Чем ближе к краю располагаются вертикальные патрубки в секционном регистре, тем выше у прибора теплоотдача – вода на концах горизонтальных труб обновляется медленнее, чем в участках с прямым током теплоносителя

Все виды отопительных регистров делятся на две группы:

1. Секционные.
2. Змеевики (S-образные).

В первом случае горизонтальные трубы соединяются меж собой поперечными патрубками меньшего сечения, а во втором – дугами того же диаметра.

Оба варианта подразумевают большие объемы сварочных работ. Змеевиковый прибор также можно изготовить путем сгиба одной трубы. Однако не каждое трубное изделие большого диаметра из стали можно изогнуть подобным образом. Гораздо проще взять готовые дуги и приварить их к горизонтальным сегментам регистра.

В приборе с соединением «нитка» (патрубки расположены попеременно справа/слева) зон с холодным теплоносителем нет, вода здесь постепенно проходит по всем трубам

При соединении горизонтальных участков секционного регистра соединением «колонка» патрубки-поперечины ввариваются с обоих концов. Циркуляция теплоносителя в таком отопительном приборе проходит по параллельной схеме. В результате отдельные зоны в нем могут недополучать тепло. Горячая вода попросту стекает в нижний сегмент раньше, чем дойдет до дальнего конца.

В «нитке», где теплоноситель проходит все участки регистра, подобных проблем не возникает. В этом отношении этот регистр во многом напоминает змеевик. Только вода в нем движется от входа до выхода из батареи по трубам разного сечения.

Змеевики могут иметь несколько изгибов, в этом случае для усиления конструкции в ряде мест часто делаются поперечные вставки из уголка или толстого прутка

Если готовых дуг для S-образного регистра под рукой нет, то самостоятельно изготавливать лучше секционный прибор. Ровно согнуть трубу большого сечения, не имея специального оборудования, крайне сложно. Практически единственный вариант – это накалить металл газовой сваркой и осторожно согнуть его. Но здесь есть риск утраты прочности стенками трубы.

К секционному виду также относится регистр с парой боковых коллекторов. Они производятся из трубы того же диаметра, что и основные участки, исполняя роль поперечных патрубков. Вода в данном случае движется не сверху вниз, а слева на право (или наоборот).

Варианты по материалу изготовления

Чаще всего домашние мастера своими руками изготавливают регистры отопления из стальных труб. Главные достоинства этого варианта – дешевизна, доступность материала и относительная простота сварки.

Помимо круглой трубы отопительный регистр можно также выполнить из ее профилированного аналога – гидравлическое сопротивление получится несколько иным, но не более того

В заводских условиях регистры выпускают из:

• стали;
• алюминия;
• меди;
• чугуна.

По теплоотдаче и долговечности лидирует медный вариант. Но при больших размерах такой обогреватель обойдется  в немалую копеечку. Алюминиевый прибор уступает ему по показателям теплопроводности, но и стоит значительно дешевле.

Наиболее ходовой и недорогой вид отопительных регистров – стальной. Однако это и самый неэффективный по передаче тепла от воды воздуху вариант из всех продающихся в магазинах теплотехники. Коэффициент теплопроводности у разной стали колеблется в пределах 45–48 Вт/(м*К). У чугуна он в районе 60, у алюминия 200–240, а у меди около 400 Вт/(м*К). Сталь всем им по данному техническому параметру проигрывает.

При выборе стальных труб предпочтение надо отдавать изделиям из углеродистой стали, они наиболее прочны и устойчивы к высоким температурам

Чугун и алюминий обычно используется только при заводском изготовлении регистров. Самостоятельно в кустарных условиях эти металлы сваривать слишком сложно. То же касается нержавеющей или оцинкованной стали, поэтому трубы из этих материалов лучше не брать. Их сложней варить, и теплоотдача у них ниже, нежели у обычного черного аналога.

При наличии опыта сварки медных поверхностей сделать регистр из подобных труб не слишком проблематично. Из-за высоких показателей теплопередачи их можно взять меньшего диаметра, нежели при выборе стального варианта. Так отопительный прибор обойдется дешевле.

Однако у меди здесь есть серьезный недостаток – потребность в нейтральном и чистом теплоносителе. Если в системе отопления циркулирует “грязная”, с примесями вода , то о длительном сроке службы такой батареи можно забыть.

Схожая проблема также нередко наблюдается из-за присутствия в системе элементов из несовместимых с медью металлов. Если не предусмотреть целый ряд предупредительных мер, из-за электрохимической коррозии подобный регистр прослужит недолго.

Приборы со встроенным ТЭНом

Стандартный вариант регистра подразумевает его подключение к трубам отопления централизованной системы либо с котлом нагрева воды. Но существуют приборы и полностью автономные. В одной из нижних труб в них встраивается нагревательный элемент, запитываемый от электрической сети 220 В.

По конструкции и принципу действия ТЭН в регистре – это обычный электрокипятильник, работающий от типовой однофазной розетки

Мощность нагревающего воду элемента может варьироваться в пределах 1–6 кВт в зависимости от внутреннего объема теплообменника. Такой отопительный прибор нередко комплектуется циркуляционным насосом, чтобы теплоноситель доходил до всех его участков.

Подобный автономный регистр часто применяют в качестве дополнительного источника тепла, который включается только при сильных морозах. При не слишком низких температурах за окном обогрев помещения осуществляется от общей системы отопления. Помимо воды в электрический регистр возможна заливка антифриза.

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.

Особенности выполнения монтажа

Ничего особо сложного в установке регистра отопления нет. Затруднения возможны только при его сварке из отдельных труб. Если большого опыта выполнения сварочных работ не имеется, то лучше сначала попрактиковаться. При покупке готового прибора заводского изготовления проблем с монтажом вовсе не должно возникнуть.

Навешивание на стены трубного регистра производится с помощью мощных кронштейнов (крюков). Если он ставится на пол, то хватит и железных ножек. Важно помнить, что рассматриваемый обогреватель из стали весит достаточно много. Плюс еще добавляется вес воды внутри, поэтому крепления и подставки должны быть сверхнадежными.

Торцы трубы-секции закрываются специальными сферическими заглушками или завариваются с применением небольших стальных кругляшей, вырезанных из листового железа. Штуцеры с наружной резьбой для установки крана отвода воздуха и подключения к отопительной системе врезаются непосредственно в стенки трубы либо в торцевую пластину.

Поверхность созданной из стали батареи стоит покрыть термостойкой краской. Благодаря ей прибор не только станет внешне более эстетичным, но и приобретет дополнительную антикоррозионную защиту.

Выводы и полезное видео по теме

Собранные ниже видеоматериалы помогут вам разобраться во всех нюансах расчетов отопительного регистра и его монтажа в помещении.

Технология изготовление регистра из профильной прямоугольной трубы:

Достоинства и расчет мощности отопительного регистра:

Если требуется обогреть большое по кубатуре помещение, то регистр из гладкостенных стальных труб подходит для этого идеально. При наличии навыка выполнения сварочных работ собрать такую самодельную батарею своими руками несложно. Надо лишь точно рассчитать параметры этого прибора и правильно подобрать для него трубные изделия.