Как установить и рассчитать регистры отопления: теория и практика

Регистр отопления – водо-воздушный трубчатый теплообменник, используемый в качестве отопительного прибора в системах водяного отопления в жилых и нежилых помещениях. Регистры конструктивно проще и дешевле радиаторов отопления, они надежны и неприхотливы в работе, доступны для самостоятельного изготовления. Однако для достижения высокой эффективности системы отопления необходимо правильно рассчитать, подобрать и смонтировать регистры. Эти вопросы подробно рассмотрены в данной статье.

Регистры отопления – простое и доступное решение для отопления домов и нежилых помещений

Виды регистров отопления

Конструктивно все регистры отопления являются простыми трубчатыми теплообменниками типа «вода-воздух», которые отдают тепло за счет конвекции (в меньшей степени) и излучения (в большей степени). Однако на практике реализация функций этих приборов может достигаться различными путями, что обуславливает различие в конструкции регистров и материалах изготовления, способах соединения и подключения, дополнительному функционалу и т.д.

По форме и конструкции

Существует два основных конструктивных типа регистров отопления:

• Секционные;
• Змеевиковые (S-образные).

Типы регистров отопления

Секционный регистр отопления состоит из ряда параллельных труб (от 2 до 5) одинакового диаметра, заваренных с торцов, и соединенных друг с другом поперечными перемычками из труб меньшего диаметра. Эта конструкция наиболее проста в изготовлении, однако она обладает невысокими эстетическими качествами. Соединение труб в регистрах данного типа может осуществляться двумя способами:

• Колонка – перемычки расположены с обеих сторон всех труб;
• Нитка – по одной перемычке между каждой парой труб (создается один непрерывный поток теплоносителя).

Способы соединения труб в приборах секционного типа

Змеевиковый регистр отопления состоит из ряда параллельных труб, соединенных торцевыми полукруглыми перемычками того же диаметра. Также змеевик может изготавливаться из одной трубы путем ее гибки – обычно этот способ используется для производства полотенцесушителей и регистров малых размеров.

По способу подключения

Регистры могут подключаться к системе отопления тремя способами:

• Диагональное подключение – ввод в верхней точке, вывод в нижней точке, вода проходит по всему регистру, чем достигается наибольшая теплоотдача и эффективность всего прибора;
• Нижнее подключение – ввод и вывод расположены снизу, эффективность регистра понижается, однако такое подключение позволяет улучшить эстетические качества конструкции;
• Верхнее подключение – ввод и вывод расположены сверху, такое подключение наименее эффективно, оно используется только в случае крайней необходимости.

Наиболее эффективная схема подключения регистра отопления (диагональная)

По материалу изготовления

Приборы изготавливаются из различных материалов:

• Стальные трубы гладкие и с оребрением – стандартные электросварные или бесшовные трубы с покрытием (цинковым) или без него;
• Чугунные трубы гладкостенные и с оребрением – специальные трубы, обладающие увеличенной площадью поверхности;
• Трубы круглого сечения и профильные из нержавеющей стали;
• Трубы круглого сечения и профильные из цветных металлов – меди, алюминия.

Наиболее часто используются гладкостенные трубы диаметром 48 – 159 мм из стали различных марок, легко поддающиеся сварке и механической обработке (именно такие регистры чаше встречаются в продаже). Реже находят применение регистры из нержавеющей трубы, обычно они изготавливаются гнутьем без применения сварки. Чугунные регистры также находят относительно небольшое применение, так как они тяжелы, имеют невысокие эстетические качества и практически не поддаются ремонту. Регистры из цветных металлов наиболее дорогие и находят ограниченное применение в тех случаях, когда необходимо обеспечить высокие эстетические качества помещения.

Регистр отопления из трубы с оребрением

По функционалу

Основная масса регистров не имеет дополнительного функционала – это простые трубы, в которых могут быть предусмотрены кран Маевского, кран для очистки от отложений, штуцеры для отвода горячей воды и т.д. Но некоторое распространение получили автономные передвижные отопительные приборы, выполненные в виде регистров со встроенными электронагревателями. Такие приборы являются интересным решением для отопления хозяйственных построек, гаражей, производственных и иных нежилых помещений.

Расчет регистров отопления

При расчете количества, типа и расположения регистров в помещении необходимо учитывать массу параметров: климат региона, объем помещения, высоту потолков, площадь внешних стен и их ориентация относительно сторон горизонта, этажность здания и расположение помещения относительно других отапливаемых/неотапливаемых помещений, наличие и площадь окон и дверей, теплотехнические характеристики здания (материал стен, наличие теплоизолятора) и т.д. Точные расчеты производятся соответствующими специалистами, однако для частного домостроения достаточно воспользоваться приблизительной оценкой.

Для расчета тепловой мощности, которой должны обладать регистры, необходимо воспользоваться данными о тепловых потерях помещения. Тепловые потери считаются на квадратный метр площади помещения, в среднем они имеют следующие значения:

• Комната с одной внешней стеной и одним окном – около 100 Вт/кв. м;
• Комната с двумя внешними стенами и одним окном – около 120 Вт/кв. м;
• Комната с двумя внешними стенами и двумя окнами – около 130 Вт/кв. м.

Для компенсации потерь тепловая мощность отопительных приборов должна быть на 20% (для северных регионов – на 40%) выше найденных значений.

Тепловая мощность прибора отопления рассчитывается по формуле:

где Q – тепловая мощность (Вт), K – коэффициент теплопередачи (Вт/(кв. м·°C), зависит от материала трубы, типа теплоносителя и некоторых конструктивных особенностей), F – площадь поверхности трубы (кв. м, для труб круглого сечения рассчитывается по формуле πdl, где π – 3,14, d – диаметр трубы и l – длины трубы), ∆t – разница температур, 0,9 – коэффициент для многорядных регистров (с числом рядов от 2 и выше), при расчете тепловой мощности одной трубы данный коэффициент не используется.

В домах малой этажности и площади разница температур в среднем составляет 60 – 70 °C, при этом коэффициент теплопередачи многорядных регистров из труб диаметром до 50 мм составляет 12,8 Вт/(кв. м·°C), из труб диаметром свыше 50 мм – 10,5 Вт/(кв. м·°C).

Разнообразие регистров отопления позволяет подобрать прибор для любых помещений и сооружений

Нетрудно посчитать, что теплопотери небольшой комнаты площадью 10 кв. м с одной внешней стеной и одним окном составляют около 1000 Вт – для такого помещения необходимы регистры с тепловой мощностью 1200 Вт. При наличии длинной стены с окном такую мощность можно получить от одного 4-рядного регистра длиной 3 м из труб диаметром 57 мм. Но чаще всего стены с окнами имеют малую длину, поэтому можно использовать один 4-рядный регистр длиной 1,5 м из труб диаметром 108 мм. Разумеется, можно подобрать и приборы с иными параметрами – они рассчитываются по указанной выше формуле, а при использовании покупных регистров следует использовать информацию из паспорта к прибору.

Особо следует указать, что змеевиковые регистры при одинаковых размерах обладают большей мощностью, чем секционные. Например, для указанного помещения подойдет змеевиковый 4-рядный регистр длиной 2,5 м из труб диаметром 57 мм или 3-рядный регистр длиной 1,5 м из труб диаметром 108 мм. Разница весьма ощутимая, она сказывается и на стоимости прибора.

Монтаж регистров отопления

При монтаже регистров отопления необходимо учитывать ряд рекомендаций общего характера:

• Регистры располагаются на стенах с окнами;
• Наиболее эффективно применение регистров в многотрубных системах отопления;
• Каждый регистр на входе и выходе должен иметь краны;
• В верхней точке регистра необходимо предусмотреть кран Маевского.

Основные типы систем отопления частного дома

Обычно регистры имеют большую массу, поэтому для них необходимо предусмотреть надежные крепления к стене с помощью стальных кронштейнов. Соединение с системой отопления может осуществляться сваркой, однако в ряде случаев удобнее воспользоваться резьбовыми соединениями. Приборы рекомендуется покрывать термостойкой краской, однако слой ее не должен быть слишком большим. В дальнейшем регистры отопления необходимо регулярно осматривать и в случае необходимости выполнять ремонт или замену.

Как сделать регистр отопления своими руками: инструкция по сборке и монтажу

Радиаторы отопления – элементы инженерных сантехнических систем, функционально предназначенные нагревать воздух помещения. Согласно СНиП (2.03.01-84) в любом помещении следует применять радиаторы, соответствующие расчётам теплового баланса. Для поддержания нормальной температуры внутри зданий их вполне достаточно.

Однако для гаража или небольшой мастерской лучше сделать регистр отопления своими руками. По габаритам и теплоотдаче этот прибор выходит за пределы параметров классических конструкций, но для указанных помещений подходит гораздо больше. В представленной нами статье подробно изложена технология его изготовления.

Самодельные регистры отопления

Увеличивая площадь теплообмена и объёмную составляющую теплоносителя, конечно же, достичь нужной температуры в помещении проще. Поэтому достаточно многие владельцы недвижимости, пользуясь отсутствием применения контроля отбора тепла в каждой конкретной точке, наращивают теплосъём путём изготовления радиаторов нестандартных конструкций.

По факту это запрещено, так как видится нерациональным подходом к потреблению энергоресурсов. На практике – о ресурсах думают меньше, чем о собственном благополучии. С вариантами экономного обогрева гаража ознакомит следующая статья, с содержанием которой мы советуем ознакомиться. Однако ближе к делу.

Сделать регистр отопления собственноручно – задача относительно несложна, тем более, если имеются навыки сварщика и под руками есть сварочный аппарат. Останется лишь приобрести в нужном количестве трубы подходящего диаметра и листовой металл.

Как рассчитать теплоотдачу?

Требуемое количество материала можно рассчитать, исходя из температурных параметров, которые требуется получить в помещении. На бытовом уровне этот шаг обычно пропускают – делают регистры отопления своими руками «на глазок» по принципу «чем больше, тем лучше».

Но лучше произвести простые расчёты теплоотдачи, для чего не нужно быть математиком. Потребуется лишь:

1. Вычислить площадь помещения.
2. Узнать о свойствах теплопередачи стали.
3. Подобрать оптимальный диаметр трубы.

Площадь помещения рассчитывают умножением размера его длины на размер ширины (S = L*W). Однако для более точных расчётов рекомендуется вычислить объёмный параметр, добавив к вычислениям значение высоты (H).

Так, окончательная расчётная формула приобретает вид:

V = L*W*H

К примеру, требуется вычислить V помещения, где длина 5 м, ширина 3 м, высота 2.15 м. Получают объём помещения: V = 5*3*2.15 = 30.25 м 3 . Опираясь на это базовое значение, следует вести дальнейшие расчёты, определяющие количество тепла, размеры и число регистров отопления для изготовления своими руками.

Прежде всего, рассчитывается требуемое количество тепла на вычисленный объём помещения для достижения необходимой внутренней температуры (Вт):

Qп.т = V * k (Tвн – Tнар),

где V объём помещения; k – коэффициент теплопередачи стен здания; Tвн – температура внутри; Tнар – температура снаружи.

Количество тепла выделяемого одним регистром можно рассчитать по формуле:

Qр = q * L * (1-n),

где: q – тепловой поток от каждой горизонтальной и вертикальной трубы регистра (примерно 20-30 Вт/м); L – длина вертикальных и горизонтальных труб регистра (м); n – коэффициент неучтённых тепловых потоков (для металлических труб – 0,1).

К категории неучтенных потерь тепла также относится вытяжка в гараже. Если установлен механический тип, коэффициент n требуется увеличить, как минимум до 0,2.

Число регистров, соответственно, определяется формулой:

Nр = Qп.т. / Qр

Подобная методика расчётов специалистами-проектировщиками, скорее всего, будет оцениваться как упрощённая и грубая форма. Однако такой подход всё-таки видится более рациональным действием, чем расчет и изготовление регистров своими руками на глазок, без каких-либо расчётов.

Выбор конфигурации отопительного прибора

Самодельные конструкции радиаторов в основном делаются на основе металлических труб диаметром 80 – 150 мм.

Конструктивные особенности ограничиваются двумя вариантами исполнения:

Решётчатое исполнение батареи отопления отличается от «змейки» несколько иным построением контура, причём, в зависимости от вариаций в таких батареях, распределение теплоносителя может быть разным.

Змеевиковые конструкции фактически имеют однообразное исполнение, предполагающее строго последовательное движение теплоносителя.

Решётчатые регистры строятся по разной схематике:

• с одной или двумя перемычками и односторонним питанием;
• с одной или двумя перемычками и разносторонним питанием;
• параллельным включением труб;
• последовательным включением труб.

Число труб одной сборки может составлять от двух до четырёх и более. Редко, но встречается также практика изготовления однотрубных регистров.

Змеевиковая сборка обычно содержит не менее двух труб, соединённых с одной стороны глухой перемычкой, с другой – проходной перемычкой, которые изготовлены из двух трубных отводов (2х45º). Следует отметить, что исполнение регистров отопления формой змеевика используется значительно реже, чем конструкции «решётки».

Оба варианта изготовления – решётчатый и змеевиковый – можно сделать не только на основе классических круглых, но также на основе профильных труб.

Профильные трубы видятся несколько специфичным материалом, так как требуют несколько иного подхода при сборке радиаторов отопления. Однако регистры из профильной трубы получаются более компактными и занимают меньше полезного пространства, а этот фактор тоже немаловажен.

Инструкция по изготовлению радиатора

Чтобы собственноручно сделать регистр отопления, рекомендуется изначально провести необходимые расчёты (методика выше по тексту). И дело здесь не в экономии ресурсов, а в том, чтобы сделать батареи, реально полезные во всех отношениях.

Переживать зимний период с открытыми форточками – этот вариант подходит для «моржей». Все остальные, кто не входит в группу закалённых людей, рискуют получить серьёзную простуду. А мощные батареи отопления – это также плохо, как и слишком слабые.

Итак, расчёт сделан, можно приступить к выбору материала.

Экономичным и вполне подходящим выбором для самодельной конструкции можно считать стальные трубы и выпускаемые для стальных труб фитинги к ним:

• отводы (подходящие к диаметру труб);
• уголки (арматуру);
• лист стальной (толщина равна толщине стенки трубы);
• патрубки (трубы малого диаметра).

Могут потребоваться и вентили, которые зачастую непосредственно на регистрах не ставятся. Пригодились бы навыки в производстве и знание технологии газосварки, если ими обладает будущий исполнитель.

Подготовка и сварка труб

Согласно расчётным параметрам длины, трубы будущего радиатора нарезаются по размеру. Для резки удобный инструмент – дисковая пила. Затем из металлического листа вырезают заглушки на торцы труб. Круглой формы заглушки удобно резать кислородным резаком.

Прежде всего, на поверхности металлического листа мелом размечают круги нужного диаметра и затем аккуратно режут. Часть нарезанных блинов (количество рассчитывают) делают с отверстиями под патрубки ввода и вывода теплоносителя.

Также сразу рекомендуется вырезать отверстия (одно или два, в зависимости от проекта сборки) в стенке каждой трубы, с отступом от торцевой кромки на 100 – 150 мм. Эти отверстия предназначены для проходного соединения труб в процессе сборки батареи.

После резки отверстий рекомендуется очистить внутреннюю область каждой трубы от шлака и окалины. Далее по торцам труб ставят блины и качественно обваривают по кругу. На первой и последней трубе завариваются по одному блину с отверстием.

Сборка батареи отопления

Готовые трубы необходимо объединить в батарею. Для этого определяются с конфигурацией радиатора (если решено изготовить решётчатую конструкцию). Исходя из принятого выбора конфигурации, готовят перемычки – проходные и глухие.

Материалом для перемычек обычно служат трубы малого диаметра. Например, d = 25 мм или d = 32 мм. Также подготавливают трубки для патрубков подачи/обратки (длина 150 – 200 мм, диаметр 25 – 32 мм).

Подготовленные для регистра отопления трубы (2 – 3 – 4) раскладывают на ровной поверхности, выравнивают по торцевым кромкам. Первая (верхняя) и последняя (нижняя) выкладываются торцевыми кромками с отверстиями, согласно выбранной схеме подключения: односторонняя (вход и выход на одно стороне) или двухсторонняя (вход и выход по разные стороны).

Останется только аккуратно заварить проходные и глухие перемычки между трубами, входной и выходной патрубок, после чего регистр отопления готов к установке в систему. Перед работой начинающему мастеру потребуется изучить правила электросварки, детально описанные в посвященной этому вопросу статье.

Особенности конструкции «змейка»

Змеевиковый регистр собирается немного иначе. Здесь вместо вертикальных перемычек используются металлические отводы, с помощью которых соединяются торцевые части отдельных труб.

Для сборки регистра змейкой необходимо:

1. Выложить трубы на ровной поверхности.
2. Сварить из парных отводов 45º дуговые отводы.
3. Соединить дуговыми отводами парные трубы регистра с каждой стороны.
4. Начальный и концевой торец первой и последней трубы закрыть заглушками с патрубками.

Регистры отопления змеевиком получаются крупногабаритными за счёт ограничения возможности регулировки межтрубного расстояния. В этом плане «змейки» превосходят в параметрах решётчатые конструкции. Однако с точки зрения эффективности хода теплоносителя, «змейка» выглядит более предпочтительным вариантом.

Внутри таких регистров практически не образуются воздушные пробки, что характерно для изделий вида «решётка» К тому же, благодаря дуговым отводам большого диаметра, змеевиковые конструкции обладают меньшим гидравлическим сопротивлением. Тем не менее, делают подобные регистры своими руками достаточно редко.

Отличие профильных регистров

Интересной конструкцией по сравнению с описанными выше является регистр, сделанный из профильной трубы. Более компактные, но не менее эффективные батареи собирают практически по той же технологии.

Особенностями сборки можно отметить лишь подготовку и подгонку межтрубных перемычек. Как правило, сварка здесь не используется. Достаточно иметь хороший металлорежущий инструмент.

Торцы межтрубных перемычек и непосредственно регистровых труб подрезают под углом 45º, добиваясь точного совпадения по граням на линии соединения. Если выполняется сборка регистра вида «решётка», межтрубная перемычка делается с угловыми срезами по торцам и прямыми вырезами по точкам подвода центральных труб.

После подготовки перемычки ставят по месту и аккуратно обваривают. На «змейках» дополнительно ставят глухие арматурные перемычки параллельно проходным.

Самодельные регистры широко применялись для бытовых нужд в недалёком прошлом. Теперь этот вид отопительных приборов используется реже.

Альтернативой регистрам, особенно если гараж не подключен к централизованной системе отопления, послужит чудо печка на солярке. С методикой ее изготовления ознакомит предложенная нами статья.

Выводы и полезное видео по теме

О последовательности изготовления отопительного регистра из профильной трубы и секретах сварки вы можете узнать из видеоролика:

Самодельное нагревательное оборудование активно продолжают делать и эксплуатировать в сельской местности либо на частных производствах для обогрева служебных технических помещений. Но многие отказываются от использования таких нерациональных сооружений, особенно там, где внедряются приборы учёта и контроля потребления теплоносителя.

Хотите рассказать о том, как собрали регистр для гаража или дачи собственными руками? Располагаете информацией, которая может пригодиться самостоятельным домашним мастерам? Пишите, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке, делитесь полезными сведениями и фото по теме статьи, задавайте вопросы.