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.

Разновидности и установка регистров отопления

Без отопительных приборов сложно представить себе жилое помещение, здание общественного назначения либо же рабочие цеха на предприятиях, поскольку комфортная температура воздуха внутри строений разного типа является необходимым условием для жизнедеятельности человека. С целью поддержания нормальных условий в помещениях используются различные отопительные устройства, среди которых стоит выделить регистры.

Особенности

Вопрос экономии и рационального использования отопительных приборов в нынешней ситуации довольно актуален. Приобрести регистры сегодня довольно просто, покупку можно совершить через многочисленные интернет-магазины либо в специализированных отделах супермаркетов. Данные приборы для отопления в большинстве случаев представляют собой эффективную конструкцию, которая может быть использована в помещениях любого типа – жилых, промышленных, технических и других.

Кроме того, регистры широко применяются в системах отопления многоквартирных жилых строений. За счет применения труб большого диаметра даже с минимальной длиной можно сделать автономное вертикальное или горизонтальное отопительное устройство, которое при своих небольших габаритах будет отличаться высоким уровнем эффективности при обогреве.

Существует мнение о том, что радиаторы в сравнении с регистрами более качественно справляются со своей основной задачей, поскольку им присуща дополнительная площадь. Но регистры, при производстве которых применяются гладкоствольные трубы, имеют показатели теплоотдачи, превышающие аналогичные значения радиаторов в значительной степени. А дополнительная модернизация конструкции, которая предполагает крепление к системе пластин из металла, положительно скажется на эффективности работы регистра.

Если планируется монтаж регистров общего назначения, соединив между собой тонкие трубки, расположенные параллельно, в итоге сформируется качественная и привлекательная конструкция, которую в некоторых случаях именуют дизайн-радиаторами. Изготовление таких приборов актуально для применения в зданиях общественного назначения.

Основной областью использования регистров все же являются предприятия, а также различные служебные либо технические помещения.

Чаще всего они представляют собой не отдельные элементы для обогрева, а целые магистрали из труб, что обусловлено простотой конструкций в совокупности с хорошими показателями теплоотдачи.

В ходе эксплуатации приборы зарекомендовали себя с положительной стороны, отличаясь долговечностью. Будет ошибкой считать, что регистры для отопления могут быть только грубой связкой металлических труб, поскольку производители продукции предлагают потребителям отдельные конструкции небольшого размера, которые можно устанавливать для обогрева частных домов, при этом не снижая общую привлекательность интерьера.

Диаметр труб для изготовления подобных отдельных устройств обычно составляет около 32 мм, за счет чего в разы облегчается их установка.

Компактность и невысокая стоимость таких регистров являются основными положительными особенностями, позволяющими обустроить систему для обогрева жилища. В качестве сырья для изготовления приборов выступают различные материалы, а также конструкции могут иметь различную форму. Главной особенностью отопительных конструкций этого типа является возможность их изготовления своими руками из стали, алюминия либо другого сырья.

Стоит выделить следующие преимущества регистров:

• большой срок службы – стальные и алюминиевые системы обычно эффективно функционируют на протяжении 20–25 лет с минимальной вероятностью возникновения поломок;
• высокий показатель теплоотдачи, которая объясняется большей мощностью в сравнении с батареями или радиаторами;
• легкий процесс монтажа и простота эксплуатации. Выполнить установку прибора под силу любому, кто имеет минимальные знания о правилах организации теплоснабжения.

Необходимо отметить, что отопительные регистры имеют некоторые минусы, такие как:

• большой объем теплоносителя, за счет которого происходит быстрое остывание системы;
• небольшой уровень конвекции воздуха, что отрицательно сказывается на работе;
• некоторые конструкции имеют малопривлекательный внешний вид, однако, подобная особенность скорее характерна для изделий, которые были изготовлены самостоятельно.

Спрос на продукцию довольно высокий за счет того, что устройства могут быть использованы в любых отопительных системах, поскольку конструкция одинаково эффективно работает как с водой, так и с антифризом. Кроме того, стоит выделить еще один вариант подключения прибора – это монтаж внизу трубы нагревателя электрического типа с терморегулятором, за счет которого нагрев теплоносителя будет происходить от электрической сети.

Однако подобная конфигурация требует также установки в верхней части системы расширительного бака. При таком устройстве отопительный регистр будет выступать в роли автономной отопительной системы, что очень удобно при обогреве строений хозяйственного назначения с небольшой площадью.

Определяющим параметром при выборе подобного прибора является скорость движения теплоносителя в конструкции, а также показатель теплоотдачи. Исходя из вышеперечисленных свойств, можно выделить два вида регистров.

• Секционные приборы – этот тип продукции обычно состоит из двух либо более труб, имеющих большой диаметр. Соединены элементы между собой патрубками с сечением, равным сечению подающей магистрали. Такие конструкции рекомендованы для систем с принудительной циркуляцией теплоносителя, поскольку внутри образуется избыточное гидравлическое сопротивление.
• Змеевиковые регистры изготавливаются из одной трубы, которая изгибается соответствующим образом. Самостоятельное производство таких приборов представляет собой довольно трудоемкую задачу. Для увеличения циркуляции труб они могут дополнительно соединяться патрубками, однако, это не является обязательным условием при изготовлении конструкций.

А также классифицировать отопительные приборы можно, принимая во внимание тип материала, из которого изготовлен агрегат. В продаже можно встретить следующие виды регистров:

• стальные приборы устанавливаются в систему отопления при помощи сварки. От качества проведенных работ будет напрямую зависеть срок службы устройства;
• чугунные изделия примечательны простотой монтажа, поскольку приборы оснащаются фланцевыми монолитными соединениями. В ходе установки к системе приваривают еще один фланец, после чего при помощи болтов прикрепляют к стене;

• продукция из алюминия широко востребована за счет минимального удельного веса, стойкости к процессам коррозии, а также отсутствию на конструкции сварочных швов. Выпуск изделий осуществляется путем монолитного литья, главным минусом алюминиевой продукции является высокая стоимость;
• биметаллические устройства изготавливаются из отопительных труб специального типа со стальным сердечником. Кроме того, система имеет медные либо алюминиевые пластинчатые элементы. Как правило, для производства продукции применяются трубы небольшого диаметра, который не превышает 50 мм. За счет своих особенностей подобные приборы чаще всего устанавливают в производственных либо торговых помещениях с небольшой площадью.

Кроме вышеперечисленных материалов, для изготовления отопительных регистров используется медь. Такие приборы устанавливают в сетях с медным трубопроводом. Это сырье отличается высокими показателями теплоотдачи, поэтому конструкция необязательно должна быть большого размера. Медь также примечательна своей пластичностью, за счет чего легко поддается изгибанию. Однако конструкции из меди имеют недостатки – дороговизна изделий, а также требовательность материала к условиям эксплуатации.

К числу обязательных условий использования относятся следующие факторы: нейтральность и чистота теплоносителя, отсутствие в системе других металлов, кроме совместимых с медью, например, таких как никель, хром, бронза и другие. Кроме того, наличие заземления считается обязательным.

Сырье также отличается мягкостью, поэтому конструкция нуждается в дополнительной защите, которая выполняется при помощи специальных кожухов либо экранов.

Рассматривая разновидности регистров, стоит разделить продукцию на стационарные и передвижные модели. Нагрев теплоносителя в стационарных конструкциях происходит при помощи котлов, передвижные устройства нагреваются от ТЭНов, работающих от электросети.

Расчет

Чтобы выполнить верные расчеты регистра в первую очередь необходимо определиться с типом конструкции. Тогда станут понятны геометрические параметры прибора, а также схема и принцип циркуляции внутри теплоносителя. Выделяют несколько проверенных методик, позволяющих рассчитать параметры отопительных устройств.

Однако планируя использование стальных либо алюминиевых систем, доверить подсчеты лучше всего профессионалам либо же прибегнуть к помощи специального ПО.

Кроме расчетов, сделанных специалистами, в некоторых случаях отдают предпочтение самостоятельным чертежам и вычислениям, для этого существует довольно простая схема.

Прежде чем приступать к работе с ней, необходимо определиться с некоторыми значениями, которые будут использованы. Нужно знать следующие параметры:

• площадь отапливаемого помещения;
• коэффициент теплоотдачи материала, из которого будет изготовлен прибор;
• диаметр труб.

Формула для подсчета выглядит следующим образом:

Q=P•D•L•K•∆t, где

• Q – это удельная тепловая мощность, которая измеряется в Вт;
• P – это число π, которое составляет 3,14;
• D – диаметр используемых труб;
• L – длина 1 секции системы;
• K – коэффициент теплопроводности;
• ∆t – разница температур между воздухом и теплоносителем.

Чтобы выполнить подсчет каждой следующей секции регистра, полученное значение необходимо будет умножать на коэффициент 0,9. Однако есть одно ограничение: с помощью подобной формулы не удастся рассчитать регистры ребристого типа.

Подробнее о том, как произвести расчет регистра отопления, вы узнаете из следующего видео.

Монтаж

Для того чтобы правильно сварить и установить отопительные регистры, стоит воспользоваться следующими способами:

• выполнить монтаж на резьбовых соединениях или кронштейнах;
• использовать для работ сварочное оборудование.

Принимать решение в пользу того или иного метода, стоит исходя из веса конструкции, ее размеров, а также параметров отопительной системы. Многие специалисты считают, что работа по установке регистров мало чем отличается от монтажа радиаторов. Основная разница заключается лишь в габаритах конструкций, а также в том, что в некоторых случаях при монтаже радиаторов выполняется их обвязка. При выполнении монтажа регистров к гравитационной системе в обязательном порядке следует соблюдать уровень наклона – сам прибор должен быть наклонен в ту сторону, куда будет двигаться теплоноситель по системе.

Для конструкций, в которых предполагается естественная циркуляция, подобные требования отсутствуют.

Стоит выделить следующие рекомендации, которыми следует руководствоваться в ходе монтажных работ:

• необходимо соблюдать минимально допустимое расстояние расположения системы от стены и оконных проемов. Оно должно быть не менее 20 сантиметров. Такая особенность монтажа конструкций необходима для выполнения различных ремонтных и технических работ в дальнейшем;
• при выборе соединения резьбового типа в ходе крепления стоит использовать только паронитовые прокладки либо же сантехнический лен;
• любые конструкции из отопительных регистров, выполненных из стальных и профильных труб, необходимо дополнительно окрасить. Окрашивание поможет предотвратить образование на поверхности ржавчины. Такие системы будут иметь более низкий показатель теплоотдачи, однако, при этом увеличится эксплуатационный срок;