Регистры отопления из труб. теплоотдача. расчет в excel.

Как улучшить эффективность регистров

Слой краски должен быть минимален — это уменьшает теплоотдачу. Необходимо регулярно мыть и очищать от пыли приборы — это также увеличивает теплоотдачу.

Нельзя заставлять отопительные системы мебелью, закрывать неметаллическими экранами (из дерева, гипсокартона, бамбука, пластмассы), плотными шторами. Металлическими экранами тоже нежелательно, но красота требует жертв.

Самые эффективные материалы с точки зрения теплопередачи — медь, алюминий и оребренные трубы, особенно биметаллические — нержавейка с алюминием.

Проложенный за отопительный прибор пятимиллиметровый слой пенофола (фольгированного вспененного полиэтилена) повышает температуру в помещении на один градус Цельсия.

Установка в гараже

Регистр, который вы планируете установить для обогрева гаражного помещения, это автономный прибор, который будет работать от электричества. Очень популярными являются те, в которых изначально установлены ТЭНы, для нагрева жидкости в нем. Их можно приобрести в магазине, но если вам он не подходит по параметрам, то можно сделать его на заказ у любого мастера сварного дела. Не нужно бояться идти к частнику, и заказывать у него регистр, так как уже доказано, что самодельные ничуть не хуже тех, которые продаются в магазинах.

Такого вида приборы отопления, возможно, применить и различного рода пристроях, так как вести туда систему отопления не имеет смысла, а подогрев помещения нужен.

Конечно, регистры такого типа работают в независимости от общей системы отопления, и это определенный плюс, минусом же является то, что они полностью зависят от наличия тока в электрической сети.

Как мы с вами рассмотрели, сделать регистр отопления самому, в принципе не составит труда

Важно знать, что на покупку готового вы потратить в три раза больше денег, чем на приобретение всего нужного вам материала. Так что монтировать регистр самому, доверить этот процесс профессионалу, или купить его в магазине, решать вам!

Что такое регистры отопления

Комфортный климат в строениях различного назначения создают отопительные системы, состоящие из теплогенерирующего агрегата, трубопровода, транспортирующего энергоноситель, и обогревательных приборов. Последние имеют большую площадь теплоотдачи, что позволяет им быстро нагревать воздух.

В квартирах, частных домах и небольших нежилых помещениях в качестве таких элементов традиционно используются радиаторы, имеющие небольшие размеры. Но в промышленных, общественных и коммерческих зданиях, где нужно поддерживать комфортную температуру в помещениях большого размера, вместо радиаторов, которые не справляются со столь масштабной задачей, используют регистры отопления – систему гладкостенных труб, соединенных друг с другом. Сечение труб регистра больше, чем у трубопровода, следовательно, больше площадь поверхности и выше теплоотдача. В отличие от радиаторов, регистры легче монтируются, проще очищаются от внешних загрязнений.

3 Как рассчитать систему отопления и сделать эффективный контур

Очень важно рассматривать трубы не только как соединительную теплосеть для радиаторов, но и как проводники горячей воды, циркулирующей под определенным давлением, сообщающимся ей насосом. Казалось бы, самое важное в этой системе – компрессор, но считать так было бы ошибкой. Все взаимосвязано, и невозможно создать большое давление при малой мощности насоса и большом диаметре труб

И наоборот, избыточная мощность и слишком малый диаметр обеспечат чрезмерное давление, которое вполне может нарушить целостность контура. Поэтому нужно знать, как рассчитать диаметр правильно, чтобы нагрузка на систему была оптимальной, а также как без ошибки определить расход воды

Все взаимосвязано, и невозможно создать большое давление при малой мощности насоса и большом диаметре труб. И наоборот, избыточная мощность и слишком малый диаметр обеспечат чрезмерное давление, которое вполне может нарушить целостность контура. Поэтому нужно знать, как рассчитать диаметр правильно, чтобы нагрузка на систему была оптимальной, а также как без ошибки определить расход воды.

Сколько литров теплоносителя (вода, антифриз) протекает через радиатор за определенное время, в наибольшей степени зависит от мощности насоса, от диаметра трубы и частично от длины всего контура. Известно, что с каждым десятком метров увеличивается сопротивление нагнетаемому давлению, в связи с чем скорость потока значительно понижается. Вычисляется расход воды по формуле Q =V .S, где V – общий объем теплоносителя в контуре, а S – скорость потока, которая высчитывается по формуле S = π .r 2 = π .D 2 /4(м/с), где r и D – внутренние радиус и диаметр трубы соответственно, а π = 3.14. То есть определение расхода воды может выглядеть и следующим образом: Q =V . π .D 2 /4 (м 3 /с).

На сегодняшний день наиболее известной является независимый обогрев при помощи водонагревательного котла. Печки на масле, электрические камины, тепловые вентиляторы и инфракрасные обогреватели обычно применяются в качестве дополнительного .

Отопительная система частного дома базируется на таких элементах, как обогревательные устройства (радиаторы, батареи), магистральная труба и запорно-контролирующий прибор. Все элементы системы необходимы для обеспечения помещений частного дома тепловой энергией, которая поступает в обогревательные устройства из теплового генератора. Срок службы и производительность системы обогрева на базе водонагревательного котла напрямую зависят от качественной установки и бережного пользования. Но существует фактор, который играет не менее важную роль, – умелый расчет системы отопления.

Для упрощения расчетов существуют специальные программы. Нажмите на фото для увеличения.

Получившийся показатель потребуется возвести в коэффициент, равняющийся 1,2. Это позволит добавить 20% резервной мощности котлу, которая обеспечит его функционирование в сберегательном режиме без особых перегрузок. В итоге мы получили мощность котла, которая равняется 14,6 кВт. Водонагревательную систему с такой мощностью довольно просто найти, поскольку стандартный одноконтурный котел имеет мощность 10-15 кВт.

Простые способы повышения теплоотдачи радиаторов

Улучшаем циркуляцию воздуха. Батареи передают тепло воздуху, который, нагреваясь, поднимается , а затем, охлаждаясь, опускается вниз. Так происходит циркуляция воздуха, и в помещении становится тепло настолько, насколько это позволяет теплоотдача батареи и скорость воздушного потока. Поэтому для того, чтобы повысить температуру внутри помещения, прежде всего, нужно обеспечить хорошую циркуляцию воздуха. Для этого следует по максимуму освободить пространство вокруг батареи: убрать защитный экран, поднять шторы, отодвинуть мебель и так далее.

Ускоряем циркуляцию воздуха с помощью вентилятора. Чем быстрее движется воздух, тем больше тепловой энергии он может забрать от батареи. В самые холодные дни можно включать вентилятор, направляя его в центр батареи для захвата как можно большей площади. Для обеспечения автономности подобной системы и обеспечения бесшумности ее работы, можно разместить компьютерные вентиляторы. Они тихие, маломощные, а также при размещении непосредственно под батареей не нарушают естественное направление движения воздуха в помещении. Вентиляторы позволят поднять температуру в помещении на 3-10 градусов, а их небольшой расход дает возможность без существенно ущерба для своего кошелька обдувать батарею круглую зиму. Посчитайте сами: мощность обычных вентиляторов – около 40 Ватт, компьютерных – не более 5. Итого расход: 40 * 24 (часа) * 30 (дней) = 29 Киловатт = около 95 рублей в месяц. В случае компьютерных еще меньше – около 23 руб./мес. при подключении сразу 2-х.

Устанавливаем теплоотражающий экран. Тепло от батареи исходит во всех направлениях, и для того, чтобы не отапливать стены, но направить тепловую энергию в помещение, нужно установить теплоотражающий экран за батарею. Для этих целей можно использовать фольгоизолон (вспененная основа с фольгой на одной стороне), приклеив его к очищенной стене за батареей любым подходящим средством (плиточный клей, универсальный клей 88, силикон и др.). В идеале площадь теплоотражающего экрана должна быть больше площади батареи.

Если батарея у холодная нужно спустить воздух. Для этого нужно открутить обычный или кран «Маевского» у батареи.

Не будет лишним держать под клапаном емкость или полотенце, потому что, как только выйдет воздух, тонкой струйкой польется вода. Как только это произойдет, клапан можно закрыть. Процедуру следует повторить для каждой батареи в доме.

Расчет по кубатуре помещения

Предлагаемая методика также не претендует на высокую точность, но по сравнению с расчетом на основе площади помещения она дает результаты, более соответствующие реальному положению дел. Самая большая проблема в данном случае – правильная трактовка норм СНиП, по которым для обогрева одного кубического метра жилой площади необходимо затратить 41 кВт мощности. Так как этот параметр описывает систему организации отопления в стандартном панельном здании, расчет количества радиаторов отопления в частном доме будет не совсем точным. Но примерное представление о том, как ее следует проектировать, он дает.

В первую очередь, нужно умножить площадь помещения на его высоту. Например, для комнаты в 30 квадратных метров с потолками в 3,5 метра итоговая цифра будет 105 м куб. (30 * 3,5). После этого ее нужно умножить на 41 (нормы требуемой тепловой мощности для одного «куба»): 105 * 41 = 4305 Вт (примерно 4,3 кВт).

Вычисление оптимального количества радиаторов выполняется очень просто. Прежде всего, выясните теплоотдачу одной сегмента, после чего разделите на это значение полученную ранее цифру. В нашем примере имеем 26 секций (4305 / 170 = 25,3235). Для получения более достоверного результата есть смысл использовать несколько корректирующих коэффициентов:

угловая комната: +20%;
батарея задекорирована решеткой или экраном: +20%;
дом плохо утеплен, основной материал, из которого сделаны стены, – крупногабаритная панель: +10%;
помещение находится на последнем или первом этаже: +10%;
в комнате больше одного окна или оно одно, но очень большое: +10%;
рядом расположены неотапливаемые помещения (особенно, если в них отсутствует часть стен): +10%.

Профессиональный подход

Как рассчитать батареи отопления для частного дома, если нужна очень высокая точность с минимально возможными допусками. В этом случае есть смысл воспользоваться методикой, которая предполагает наличие нескольких уточняющих коэффициентов. Она имеет определенные допуски, но итоговый результат позволит смонтировать такую отопительную систему, которая будет учитывать все особенности помещения.

Формула расчета имеет следующий вид: Q = 100 * S * X1 * X2 * X3 * X4 * X5 * X6 * X7. Q – количество тепла (в ваттах на квадратный метр), которое необходимо обеспечить для конкретного помещения), S – его площадь, а X1-X7 – несколько уточняющих коэффициентов.

X1: класс остекления оконных проемов (особо уточним, он не учитывает количество самих проемов)

Двойное остекление: 1,27.
2-слойный стеклопакет: без коррекции.
3-слойный стеклопакет: 0,85.

X2: уровень теплоизоляции стен (может быть скорректирован установкой внешних утепляющих конструкций)

Недостаточная (одинарная кладка, нет дополнительных навесных блоков): 1,27.
Хорошая (слой утеплителя или двойная кирпичная кладка): без коррекции.
Высокая: 0,85.

X3: отношение площади окон и пола

50%: 1,2.
40%: 1,1.
30%: без коррекции.
20%: 0,9.
10%: 0,8 (часто встречающийся случай в складских помещениях, но в частных домах встречается очень редко).

X4: средневзвешенная температура воздуха для наиболее холодной недели в году (в градусах Цельсия)

-35 и менее: 1,5.
От -35 до -25: 1,3.
От -25 до -20: 1,1.
От -20 до -15: 0,9.
От -15 до -10: 0,7.

X5: внешние стены

Одна: 1,1;
Две: 1,2;
Три: 1,3;
Четыре: 1,4.

X6: тип помещения, находящегося над комнатой, для которой производится расчет

Чердак, лишенный принудительного отопления: без коррекции.
Отапливаемый чердак: 0,9.
Жилое помещение с собственным отоплением: 0,8.

X7: высота потолков (в метрах)

Менее 2,5: без коррекции.
От 2,5 до 3: 1,05.
От 3 до 3,5: 1,1.
От 3,5 до 4: 1,15.
От 4 до 4,5: 1,2.

Как рассчитать количество радиаторов в доме, исходя из предложенной методики? Представим себе, что у нас есть дом из двух комнат – 20 и 25 м кв.. В одной из них – двойное остекление, в другой – тройной стеклопакет. Уровень теплоизоляции высокий. Соотношение окон и пола – 1:1. Самая низкая температура – 17 градусов ниже нуля. В доме 2 внешних стены, над комнатами находится неотапливаемый чердак, а высота стен – 3,1 м.

1 комната (S=20 м2). 100 * 20 (S) * 1,27 (X1) * 0,85 (X2) * 1,2 (X3) * 0,9 (X4) * 1,2 (X5) * 1 (X6) * 1,1 (X7) = 3077,87.
2 комната (S=15 м2). 100 * 15 (S) * 0,85 (X1) * 0,85 (X2) * 1,2 (X3) * 0,9 (X4) * 1,2 (X5) * 1 (X6) * 1,1 (X7) = 1544,99.

После этого нужно разделить полученные значения на теплоотдачу одной секции радиатора (например 170 Вт / м кв.):

1 комната: 3077,87 / 170 = 19 (18,1051).
2 комната: 1544,99 / 170 = 10 (9,0881).

Именно такое количество секций будет оптимальным и достаточным.

Расчет мощности электрических тэн

Супер полотенцесушитель (тоже регистр)

Отдельно рассмотрим регистры со встроенными электрическими тэнами. Это может быть как дополнительным источником подогрева, так и основным. В последнем случае теплообменник работает, только если есть электроэнергия. Чтобы правильно определить параметры работы теплообменника, нужно помимо его тепловой мощности, рассчитать мощность нагревательного элемента

Ведь важно сколько киловатт в тэне или нет?

Такие электрические нагреватели вкручиваются в торце регистра. Их мощность может варьироваться от 0,8 до 2 кВт. Включение/выключение прибора контролируется термостатом, температура в теплообменнике регулируется вручную. Получается, что можно выставить 50 градусов, которые всегда будут поддерживаться тэном. Только менее мощный будет работать чаще. Естественно, чем больше нагреватель работает, тем больше сокращается его ресурс службы. Поэтому лучше, когда тэн работает не на пределе, а с небольшим запасом.

Наблюдения показали, что по итогу эксплуатации особой разницы в потреблении электроэнергии не наблюдается. Мощный тэн нагреет быстрее, потратив больше энергии, а менее мощный будет греть дольше, при этом потребление будет примерно таким же.

Автономность регистра от контура отопления требует внесения изменений в его контракцию:

наличие расширительной емкости;
соединительный патрубок сразу над тэном;
соблюдение углов наклона.

Заключение

Итак, подводя итоги, стоит отметить, что регистры способны конкурировать с другими разновидностями отопительных приборов. Подбирать наиболее оптимальную конфигурацию устройства следует индивидуально для каждого конкретного случая, с учетом личных пожеланий и особенностей помещения. Однако изготовление отопительных регистров, а также их установку желательно все же доверить профессионалам.

Всем известно, что теплообмен (теплоотдача) – передача тепловой энергии – между телами и средами возникает при наличии разницы температур. Среда или тело имеющая более высокую температуру, остывая, нагревает более холодную среду и повышает ее температуру.

В системах водяного отопления горячая вода (теплоноситель), поступая в прибор отопления, нагревает его стенки (оболочку). Стенки через свои наружные поверхности отдают тепло воздуху в основном двумя способами: конвекцией и излучением.

Конвекция – это передача тепла потокам воздуха, протекающим вдоль горячих стенок прибора отопления.

Тепловое излучение – это передача тепловой энергии за счет излучения электромагнитных волн горячими стенками прибора отопления в окружающее пространство.

Наглядным примером действия теплового излучения является костер. Если в прохладный вечер стать боком к тлеющим углям костра на расстоянии трех – четырех метров, то часть лица, обращенная к костру, быстро нагреется, а противоположная часть лица будет оставаться холодной. При этом температура воздуха с обеих сторон будет примерно одинаковой.

Все приборы – чугунные батареи, регистры отопления из труб, стальные и алюминиевые панели, конвекторы и инфракрасные излучатели – отличаются друг от друга (кроме габаритов, внешнего вида, коэффициентов теплоотдачи) преобладающим видом передачи тепла окружающему воздуху и предметам. При этом, как правило, и конвекция и излучение существуют одновременно и действуют параллельно.

В этой статье будет рассмотрен пример расчета теплоотдачи регистров отопления из труб. Изготавливать регистры отопления из гладких труб экономически не было выгодно никогда — ни сегодня, ни вчера. Если 30-50 лет назад их широко применяли из-за дефицита качественных дешевых и эффективных приборов отопления, то применение регистров сегодня – это скорее инерционная привычка теплотехников. Стоимость системы отопления с применением, например, конвекторов на 20-30% ниже стоимости системы, где применены регистры отопления из труб. Теплоотдача приборов должна быть максимальной при минимальной стоимости и, соответственно, минимальной материалоемкости и трудоемкости изготовления. Однако часто это — взаимоисключающие критерии.

Тем не менее, вопрос теплоотдачи стальных труб остается актуальным, если ими выполняется разводка, а также при выполнении сравнительных расчетов различных вариантов систем и при ремонтах действующих систем, в которых применены регистры отопления из гладких труб.

Опираясь на теорию и практические опыты по теплоотдаче, а так же на основе многочисленных табличных данных с помощью Excel мне удалось найти достаточно точные формульные зависимости теплофизических характеристик воздуха (температуропроводности, теплопроводности, кинематической вязкости, критерия Прандтля) от температуры. Ниже представлена программа расчета теплоотдачи регистров отопления изгоризонтальных металлических труб при свободном движении воздуха, являющаяся итогом проделанной работы.

Программа расчетов написана в MS Excel, но можно использовать и программу OOo Calc из пакета Open Office.

Правила форматирования ячеек листа Excel, которые применены в статьях этого блога, представлены на страницеО блоге