Как увеличить теплоотдачу трубы отопления своими руками?

Трубы с металлическими ребрами используют, как правило, там, где нужно быстро обеспечить теплом помещение.

Важно! Выбор зависит от особенностей конструкции и сырья в конкретных условиях.

Пару слов о конструкции

Трубы с металлическими ребрами не имеют разницы по части общей конструкции, но отличия кроются в деталях – форме лепестков и коэффициенте оребрения.

Труба состоит из двух частей.

1. Основа. Ею является сама труба, которая была изготовлена с применением антикоррозийных материалов. Труба должна справляться с давлением и резкими сменами температур. При изготовлении трубы используют три вида материалов – сталь, чугун и цветной металл.

Важно! В зависимости от задач по трубам пускают либо хладагент, либо теплоноситель.

Интересно! Коэффициент оребрения = площадь выступов + площадь участков между ними / неоребренная поверхность. Чем больше коэффициент, тем выше эффективность.

Чугунные трубы в процессе производства отливают сразу с ребрами. При работе с другими материалами применяются следующие хитрости:

• обжим шайб;
• высокочастотная приварка элементов;
• электродуговая и контактная сварка;
• поперечно-винтовая накатка;
• навивка с натяжением металлической ленты на основу.

Интересно! Иногда можно встретить ребра с прорезями. Прорези также обеспечивают эффективную работу трубы.

Трубы, изготовленные с помощью накатки алюминия, выдерживают температуру до 350 ⁰C, а трубы, сделанные путём навивки стальной ленты на основу, способны выдержать более высокие показатели.

Устройство ребристых труб отопления

Трубный материал в системах отопления используются не только при монтаже отопительного трубопровода, но и в качестве радиаторов. Чтобы повысить эффективность такой системы, в контур отопления врезается участок трубы большего диаметра или фигурного исполнения (змеевик), что увеличивает площадь теплоотдачи.

Позже стал применяться ещё один метод – оребрение участков трубопровода, выполняющих роль радиаторов.

Таким образом, ребристые трубы отопления представляют собой трубный фрагмент определённой длины (несущую трубу) с поперечными (реже – продольными) наружными рёбрами, расположенными с определённым шагом. Оребрённый элемент трубопровода оборудуется входным и выходным патрубками для подключения к отопительной системе. Патрубки такого радиатора могут быть с резьбой, гладкой поверхностью (под сварку) или фланцем.

Одно такое изделие, готовое к врезке в контур отопления, называется односекционным регистром. Если несколько односекционных регистров смонтировать в ряды, расположенные в одной или двух плоскостях, получится многосекционный регистр — конструкция, ещё более увеличивающая интенсивность обогрева.

В зависимости от материала исполнения, оребрение выполняется разными способами, но цель этой операции одна – улучшить теплообмен между трубопроводом отопления и окружающей средой за счёт увеличения площади их соприкосновения.

Достоинства труб с оребрением

Трубы, термостойкий слой которых покрыт окисью магния, имеют следующие преимущества:

• высокий коэффициент теплопередачи;
• высокую стойкость к коррозии и к перепаду температур;
• долгий срок службы;
• работа в любых условиях, даже в агрессивных.

За счет таких важных преимуществ трубы оребренные термостойкие обладают следующими достоинствами.

1. Между ребрами проходят турбулентные завихрения воздуха. Это позволяет увеличить интенсивность теплообмена по всей трубе.
2. Контактная сварка при изготовлении трубы с ребрами потребляет мало энергии, а значит – нет необходимости в дорогом оборудовании и особых материалах. Кроме того, данная сварка позволяет создать зоны с низким температурным сопротивлением.
3. Использование термостойкого покрытия снижает уровень конденсата, что увеличивает срок службы.

Виды оребрённых труб

Трубные элементы отопления ребристого исполнения изготавливаются из следующих металлов:

• чугун (с добавками магния и церия);
• сталь;
• нержавеющая сталь;
• медь;
• латунь;
• алюминий.

По структуре конструкции оребрённые трубы подразделяются на:

• монометаллические – цельные изделия, получаемые путём отливки или вытачивания из заготовки;
• биметаллические – изделия, собранные из трубы и рёбер.

К монометаллическим изделиям относятся чугунные оребрённые трубы, которые изготавливаются методом отливки и должны отвечать требованиям ГОСТ 1816-76, а также медные и алюминиевые изделия, на которых рёбра формируют выдавливанием/прокаткой на станке.

Биметаллическое изделие представляет собой внутреннюю несущую трубу, выполненную из нержавейки или латуни, на которой расположены продольные или поперечные медные или алюминиевые рёбра.

Оребрение биметаллических труб производится следующими методами:

накатка – на несущую трубу надевается алюминиевая или медная муфта, на которой методом накатывания выдавливаются рёбра;

спирально-винтовая навивка – в наружную поверхность несущей трубы вдавливается при спиральной навивке металлическая лента;

спирально-винтовая ТВЧ – крепление ленты к несущей трубе путём сваривания контактных поверхностей после их разогрева током высокой частоты;

продольное (осевое) оребрение – соединение ленты с несущей трубой одним из видов сварки.

При изготовлении биметаллических трубных регистров для теплообменников компоновка материалов может быть следующей (несущая труба + рёбра):

• сталь + алюминий;
• алюминий + алюминий;
• латунь + алюминий

Технические характеристики чугунных труб ребристой конструкции

Чугун – металл прочный и долговечный, с высокой теплопроводностью, поэтому в системах отопления наиболее распространены чугунные оребрённые трубы, которые характеризуются следующими параметрами:

• внутренний диаметр – от 32 до 70,0 мм;
• наружный диаметр (с рёбрами) – 175,0 мм;
• рабочая температура эксплуатации – до 90 град. (краткосрочное воздействие до 150 град.),
• рабочее давление теплоносителя в системе – 1,0 МПа;
• длина отдельных элементов – от 0,5 до 6,0 м.

Форма исполнения рёбер может быть круглой или прямоугольной. Прямоугольный формат ребристых труб отопления более эффективен из-за большей площади поверхности теплоотдачи.

Немного о сфере применения

Оребренные трубы на сегодняшний день являются крайне популярными. Их можно увидеть везде, где нужно помещение либо нагреть, либо охладить.

Как мы уже упоминали ранее, эффективность труб с ребрами основана на высоком теплообмене, достигаемом особенностями конструкции.

Оребренные трубы являются составляющими частями многих устройств в частных помещениях и на заводах. В первом случае их используют в кондиционерах, поскольку они посильно помогают в охлаждении воздуха. Во втором случае они используются не только для охлаждения, но и для нагрева помещения, а также помогают в избавлении от газов и жидкостей агрессивного типа.

Наиболее популярная сфера производства, где можно встретить оребренные трубы – машиностроение. Там их применяют в процессе изготовления различных приборов:

• компрессоры;
• холодильники;
• электросушилки;
• маслоохладители;
• воздухонагреватели.

Какие еще бывают разновидности чугунных труб

Одна из обширных сфер применения чугунных труб, помимо отопительных систем, — организация водонапорных трубопроводов. Характеристики труб из чугуна позволяют использовать их в системах подачи воды (чаще – холодной) и канализациях. Чугунные трубы могут без проблем укладываться в землю, они спокойно переносят низкие температуры и давление грунта. Но из-за подверженности к коррозии укладывать их лучше в тоннели, чем непосредственно в землю.

В зависимости от требований трубопровода могут быть выбраны изделия разных типов.

Безнапорные трубы ЧК. Данный вид чугунных труб обладает наименьшей прочностью и устойчивостью к давлению. Безнапорные трубы достаточно тонкие и хрупкие. В их производстве применяется простой серый чугун с примесями пластинчатого графита. Такие чугунные трубы могут успешно эксплуатироваться только в самотечных канализациях со стабильно низкой нагрузкой. Тем не менее, у чугунных безнапорных труб есть и интересное преимущество: их можно использовать неоднократно. Естественно, это возможно только при хорошей сохранности.

Если необходимо осуществить соединение в системе безнапорной канализации с пластиковым трубопроводом, трубы ЧК подойдут лучше всего. Соединение делается при помощи резиновых манжет.

Напорные трубы ВЧШГ. В большинстве современных трубопроводов принято использовать трубу чугунную напорную. Эти изделия часто встречаются в продаже под аббревиатурой ВЧШГ, которая расшифровывается как «высокопрочный чугун с шаровидным графитом».

Трубы из чугуна бывают нескольких видов, от типа и размера зависит их применение и способ соединения

Трубы чугунные напорные нашли своё применение в устройстве самотечных канализаций, напорных канализаций (в том числе и в тех случаях, когда появляется необходимость подъема стоков на значительную высоту), водопроводов и теплотрасс.

В промышленных отраслях трубы ВЧШГ также задействованы. При их помощи осуществляется прокладка магистральных систем транспортировки нефти и газа.

Напорные раструбные трубы ЧНР. Применяют трубу чугунную раструбную в основном в крупных сетях водоснабжения. Они выпускаются с разными диаметрами, чаще – от 100 мм. Особенность материала делает трубы ЧНР несколько менее прочными, чем ВЧШГ, поэтому их монтаж требует особых навыков. В домашних канализационных системах использование труб чугунных напорных раструбных ограничено, в основном из-за сложностей строительства водопроводов. Чтобы продлить срок службы труб ЧНР, их вскрывают лаково-битумными композициями.

Безраструбные трубы SML. Безраструбные чугунные трубы производятся методом литья сплава чугуна и розеточного графита. Относительно новая вариация чугунных труб для водопровода и канализации, особенностью которой стало специальное покрытие их эпоксидных веществ. Канализационные системы могут долго функционировать с применением безраструбных конструкций, если их монтаж был осуществлен правильно. В отличие от раструбных, такие трубы соединяются обычными хомутами. Ключевую роль в надежности соединения играет степень плотности надетого хомута.

Чугунные трубы SML могут выдерживать как высокие, так и низкие температуры. Единственное «противопоказание» к их применению– это напорные канализации.

Чугунные трубы и по сей день остаются широко используемым материалом для установки отопительных сетей, магистральных водопроводов и канализаций. Экономайзерные трубы – это обязательный элемент промышленных регистров, они, по сути, являются уже готовым радиатором. Так же качественно трубы из чугуна могут служить и в системах водопроводов и канализаций.

Оребрение труб своими руками – как этого добиться

Изготавливая трубы с оребрением самостоятельно, нужно обязательно учесть снижение эффективности трубы «кустарного» изготовления в сравнении с заводскими образцами.

Оребрение трубы в домашних условиях можно сделать следующими способами:

• сварка;
• намотка проволоки;
• насечка совместно с сваркой;
• нарезка резьбы токарным станком (обязательно делать глубоким профилем);
• насечка и натяг.

Особенности чугунной ребристой экономайзерной трубы

Отопительная труба для промышленных экономайзеров может быть прямоугольной формы и с круглыми ребрами. Габариты изделий берутся стандартные: внутренний диаметр составляет 70 мм, а внешний – 175 мм. За счет различий между внешним и внутренним диаметрами достигается эффект невысокой температуры поверхности трубы при достаточно горячем теплоносителе.

Экономайзерные трубы выпускаются одинаковых длин: по 2 м и по 3 м. Чугунные ребристые трубы поступают в продажу, укомплектованные двумя пробками, имеющими отверстия и двумя глухими пробками. Пробки с отверстиями бывают левосторонними и правосторонними, причем левосторонние маркируются обозначением «Л».

Существуют определенные условия эксплуатации, при которых труба чугунная с ребристой поверхностью будет функционировать максимально качественно:

• наиболее высокая температура, разрешенная для чугунных экономайзерных труб – 95 градусов. В экстренных случаях допускается кратковременный подъем температуры до 150 градусов;
• постоянное рабочее давление – 0,6-1 МПа (10 атмосфер). Однако, чугунные ребристые трубы совместимы с паровыми котлами, давление которых максимум 2,4 МПа;
• внешняя поверхность экономайзера покрывается специальной грунтовкой;
• при монтаже ребристых труб учитывается обязательное расстояние от пола до срединной оси экономайзера, составляющее не менее 200 мм. От поверхности боковой стены расстояние до оси трубы берется в расчет от 130 мм;
• если экономайзеры располагаются в два ряда, расстояние между осями радиаторов выдерживается в 250 мм. Ряды экономайзеров соединяются между собой специальной дугой.

Все экономайзерные трубы комплектуются заглушками — глухими и с отверстиями

Основными недостатками экономайзерных труб можно назвать достаточно тяжелый вес, затрудняющий транспортировку, и малую устойчивость к механическим повреждениям.

Увеличение теплоотдачи отопительной магистрали

Изучая способы эффективного обогрева помещений различных типов, владельцы задаются вопросом о том, как увеличить теплоотдачу трубы отопления. Главное в этом – отношение объема трубы ко всей площади ее поверхности. Полученные показатели помогут правильно сделать все расчеты и не допустить ошибок. Кроме того, данный вопрос следует поднимать еще во время строительных работ, поскольку в готовом объекте решить этот вопрос сложнее.

Для загородного дома

Увеличить теплоотдачу можно благодаря установке дополнительных регистров

Владельцам частных домов рекомендуются следующие приемы:

• внедрение в отопительную систему дополнительных регистров (теплоотдача регистров из гладких труб будет выше и эффективнее, когда число элементов увеличено);
• монтаж конвекторов (труба с нанизанными металлическими пластинами повышает температуру в помещении);
• перегруппировка радиаторов с добавлением дополнительных секций (это самый затратный метод, однако результативность его использования превосходит все ожидания).

Перегруппировка радиаторов с добавлением дополнительных секций

Установка дополнительных слоев изоляции также повышает эффективность обогрева, поскольку сокращает потерю выделяемого тепла. Изоляционные материалы удобно использовать при возведении дома, с момента закладки фундамента, а также при демонтаже фасада.

Для новостроя

В процессе строительства нового жилья особое внимание уделяют проектированию – именно на этом этапе учитываются принципы энерго- и теплосбережения. В основе проекта – расчет теплоотдачи трубы, количества тепла, которое выделяется со всех поверхностей труб и других элементов системы. Полученные данные определяют оптимальные параметры отопительной системы, которая создаст нужный температурный режим для помещения, позволит принять решения по мерам утепления основных элементов магистрали (с учетом теплопотерь).

Еще один немаловажный момент в проектировании – выбор материала труб. Ранее отопительные магистрали изготавливались из стали, меди. Сегодня используются другие материалы, которые отличаются надежностью и практичностью. К таким относятся полипропиленовые изделия, зарекомендовавшие себя благодаря малому весу, высокой прочности, эластичности.

Повысить температурный режим в помещении можно также за счет водяного или электрического теплого пола. Обогрев горячей водой возможен при фиксировании нагревательных элементов в полу. Для этой цели использовались стальные трубы. Однако теплоотдача стальной трубы вызывает определенные сомнения, поскольку этот материал подвержен коррозии. В последнее время он используется редко.

Как нагревательный элемент для пола применяют металлопластиковые элементы или армированный полипропилен. Коэффициент теплоотдачи такой трубы высокий, а при правильном монтаже магистраль не будет нуждаться в ремонте и дополнительном обслуживании.

Правильные расчеты

Металлопластиковые трубы для отопления

Увеличение теплоотдачи трубы возможно благодаря расчетам. Применяется несколько формул.

Основная — Q = K x F x ∆t, где:

Q – показатель отдачи тепла, который измеряется в Ккал/ч.

K – коэффициент, показывающий теплоотдачу воды в трубе Ккал/ (м2 х ч х 0С).

F – показатель площади нагреваемой поверхности, м2.

∆t – напор тепла, 0С.

Площадь рабочей поверхности трубы высчитывается по следующей формуле – F = П х d x l, где:

П – число пи, математическая постоянная, равная 3,14.

d – диаметр трубы (в метрах).

L – длина (измеряется в метрах).

Чтобы рассчитать тепловой напор для теплоотдачи труб, используют следующую формулу: ∆t = 0,5 х (tп + tо) – tв, где:

Tп – температурный показатель теплоносителя на входе;

Tо – температурный показатель теплоносителя на выходе;

Tв – температура в самом помещении.

Теоретические показатели для расчета теплоотдачи стальных труб в таблице соответствуют следующим значениям:

Если выполняется расчет теплоотдачи стальных труб, которые покрыты теплоизоляционными материалами, то результат умножают на коэффициент полезного действия самого утеплителя.

Сделаем расчет и выясним, сколько тепла отдает, к примеру, стальная труба со следующими параметрами:

Данные берутся теоретически, а значит, напор – 55о, труба не покрыта утеплителями.

Делается расчет площади поверхности:

F = 3,14 х 0,025 х 1 = 0,0785 м2

Из таблицы теплоотдачи стальных труб выбирается значение коэффициента теплопроводности. Для регистра, который имеет одну нитку-носитель, с диаметром до 40 мм и напоре в 55о коэффициент будет равен 11,5.

Q = 11,5 х 0,0785 х 55 = 49,65 Ккал/ч.

На самом деле, в практике все значительно сложнее, самостоятельно выполнить подобные расчеты удастся лишь в том случае, если магистраль будет простой, не витиеватой.

Особенности конструкции и процесс изготовления

Для начала необходимо сказать о том, что данные виды труб имеют практически одинаковую конструкцию, невзирая на то, из какого материала они изготавливаются. Однако при детальном рассмотрении можно найти определенные различия, которые зависят от области применения. Они заключаются в форме лепестков и могут иметь разный коэффициент оребрения труб.

Некоторые разновидности подобных туб, отличающихся по диаметру, конструкции и используемому для изготовления материалу

Изготовление

Данный процесс зависит от марки труб и порой производится с использованием различных технологий. Поэтому стоит ознакомиться с самым популярным вариантом, поскольку он самый многогранный и требует применения нескольких операций.

Учитывая это, производить такое оребрение труб своими руками будет довольно проблематично.

Параметры изготовления подобных материалов, представленные в виде различных допусков при которых достигается максимальная эффективность всей конструкции

• Для начала необходимо нанести на выбранный материал канавку в виде змейки по всей площади. При этом лучше всего использовать специальный станок на манер токарного и специальный резец.
• После этого в проделанные пазы под натяжкой начинают помещать медную полоску, которая практически впрессовывается внутрь. Некоторые станки при этом используют дополнительный нагрев, если их инструкция по изготовлению данной продукции это предусматривает.

Процесс установки ребер при большом нагреве

• После того как изделие будет готово его покрывают слоем цинка. Это послужит защитой от окисления, придаст дополнительной прочности и значительно увеличит срок эксплуатации.

Совет! Существуют методы самостоятельного изготовления таких материалов, без больших затрат и сложностей технологического процесса. Однако эффективность подобных конструкций оставляет желать лучшего.

Оребрение с использованием специального станка, где не предусмотрен нагрев материала

Разновидности

• Самой популярной считается оребренная медная труба или изделия из одного типа металла. Она отлично проводит температуру и может служить как при нагреве, так и охлаждении.

Некоторые виды такой продукции предполагают изготовление ребер с использованием обычной медной проволоки, но эффективность теплопередачи такой продукции невелика

• Биметаллические изделия набирают популярность только в последнее время. Дело в том, что они состоят из двух видов металла, разных по своим свойствам. Поэтому они не только хорошо осуществляют теплообмен, но и могут длительное время сохранять определенный режим.
• Учитывая такие особенности, биметаллические системы чаще всего используют для отопления. Однако данные конструкции и комбинации различных материалов до сих пор изучаются.

Биметаллические изделия чаще всего применяют в отопительных системах

• Стоит отметить, что остальные отличия различных видов труб заключаются только в форме ребер и расстоянии между ними. При этом данный параметр очень сильно зависит от диаметра или области применения.

Совет! Каждый тип таких труб используется в строго определенных изделиях, под которые они разрабатывались в соответствии с проектом. Поэтому сегодня можно найти совершенно уникальные конструкции этого плана.

Винтовые радиаторы, предназначенные для охлаждения

Область применения

Чаще всего такие трубы используют для подогрева различных жидкостей. Для этого осуществляется воздействие на них при помощи огня, и поступающая вода сразу начинает набирать температуру. При этом стоит отметить, что цена такого метода довольно высока, но эффективность превышает 50% при использовании обычных труб. (См. также статью Трубы для канализации: особенности.)

Батареи отопления, созданные на основе данных элементов, считаются одними из самых производительных

Стоит отметить, что скорость нагрева в подобных системах очень большая, особенно если используются изделия из меди. Поэтому их применяют в газовых колонках. Также такие конструкции очень хорошо отдают тепло, что позволяет прокачивать горячую воду через них для обогрева помещения. (См. также статью Однотрубная система отопления: особенности.)

В качестве охладительных систем такие изделия тоже подходят. Однако их эффективность в несколько раз меньше и поэтому они нуждаются в дополнительной стимуляции.

Совет! Практически любая область, которая требует организовать быстрый теплообмен между средой внутри труб и окружением оребрения, будет использовать этот материал. Однако необходимо подобрать правильный тип такой конструкции, чтобы повысить эффективность.

Эффективность теплоотдачи ребер настолько высока, что некоторые производители нагревательных элементов стали использовать подобные трубы для создания оригинальных разработок тэнов