Теплоотдача стальной трубы: как расчитать и увеличить, от чего зависит. Теплоотдача стальных труб

Достаточно высока – это закон физики, и спорить с ним нельзя. Зато можно обратить это свойство металла на пользу. Именно такая теплоотдача позволяет использовать сталь в производстве различных приспособлений для обогрева помещений.

Стальная труба ВГП

Зачем считать теплоотдачу

Расчет коэффициента теплопередачи для стальных труб и изделий из них поможет определить, сколько килокалорий или Джоулей от внутреннего теплоносителя они способны передать в атмосферу. При проектировании отопления после такого расчета легко вычислить требуемый диаметр стальной трубы. Если правильно все сделать, эффективность обогревателей будет максимальной.

Иногда точно такой же расчет теплоотдачи стальных труб нужен для обратного – подобрать изолирующий материал, который сможет препятствовать потерям. Все зависит от назначения и условий работы исследуемого трубопровода.

В упрощенном виде формула теплопроводности выглядит так:

Q = k · F · Δt

Для тех, кто подзабыл курс физики за 7-й класс, напомним значения этих символов:

k – коэффициент теплопередачи стали трубы. Он зависит от особенностей материала, толщины стенки и завязан на величину теплового напора.
F – площадь поверхности трубы. Если подведено сразу несколько ниток трубопровода, то учитывается суммарная площадь поверхностей.
Δt – тепловой напор, учитывающий разницу температур атмосферы и теплоносителя.

Говоря проще, теплоотдача стальной трубы напрямую зависит от ее размеров и степени нагрева по сравнению с внешней средой. Чем выше эти показатели, тем больше тепловой энергии она передаст.

Теплоотдача стальной трубы во многом зависит от ее толщины

Тепловой напор тоже рассчитывается для каждого конкретного случая. Здесь нужно дополнительно учитывать усредненную на входе и выходе из отопительного прибора (коэффициент теплоотдачи воды отличается от того же показателя для стали). Для предварительных расчетов Δt согласно СНиП принимают равным 55° С.

Удобнее производить расчет для одного условного метра трубы выбранного диаметра. Тогда готовый результат можно просто умножить на общую длину отопительного оборудования. Для разных типоразмеров труб теплопередача определяется отдельно.

Коэффициенты

Чтобы выполнить расчет теплоотдачи регистров из гладких труб, соответствующий коэффициент выбирают из ряда значений для конкретного температурного напора (Δt).

Таблица теплоотдачи стальных труб

Тип соединения	Для труб с внутренним диаметром, мм	Δt, °С
Тип соединения	Для труб с внутренним диаметром, мм	50 — 60	60 — 70	70 — 80	80 — 100
В одну нитку	до 40	11,5	12	12,5	12,5
	50-100	10	10,5	11	11,5
	свыше 125	10	10,5	10,5	10,5
В несколько ниток	до 40	10	11	11,5	11,5
В несколько ниток	свыше 50	8	9	9	9

Приведенные цифры даны для труб с толщиной стенок от 3 мм и выше.

Полотенцесушитель в ванную из нержавейки, хоть и относится к рассмотренным гладким трубам, придется рассчитывать через другой коэффициент из-за разницы между черной и нержавеющей сталью. При тепловом напоре Δt = 70-80 °С для труб разного диаметра принимают такие значения:

Ду, мм	15	20	25	30	35	40	45	50
k	15	14,5	13,3	12	11	10	9	8

Следует учитывать, что сушка для полотенец в ванную, если это не старая часть отопительной системы, как правило, изготавливается из двух типоразмеров труб. Поэтому для змеевика и соединительных перемычек меньшего диаметра коэффициент k выбирается отдельно.

Какую систему вам бы ни пришлось обсчитывать, напольный или регистры отопительного прибора, вам понадобится еще один коэффициент. Он позволит привести полученный результат в единицах Ккал/ч к привычному виду Вт/ч. Для этого Q умножают на 1,163.

СНиП 2.04.01-85 требует, чтобы стальной полотенцесушитель имел теплоотдачу не меньше 100 Вт на единицу площади помещения (1 м 2) и минимум 40 Вт на 1 м 3 ванной. Поэтому после перевода теплоотдачи в соответствующие единицы измерения, можно определить, для комнат каких размеров подходит выбранная конструкция сушки.

Способы увеличения теплоотдачи

Во всех отопительных и нагревательных системах нужно стремиться к тому, чтобы теплоотдача трубы была максимальной. Это будет означать, что энергию, затрачиваемую на нагрев носителя, мы используем наиболее эффективно. Для каждой конструкции, работающей в своих условиях, способ увеличить теплопередачу подбирается отдельно, с учетом всех нюансов. Но основой этих улучшений будут уже рассмотренные в теоретическом расчете исходные данные – площадь излучающей поверхности и разница температур.

Регистры

Самая простая конструкция – регистры. Это заваренные с торцов трубы среднего или большого диаметра, одиночные или соединенные в секции трубками-перемычками. Их можно увидеть в подъездах, на промышленных объектах или в частных домах с индивидуальным отоплением.

Стальные трубопроводы считаются традиционными для устройства систем водоснабжения, водоотведения и подземной подачи газа

Чтобы повысить их тепловую мощность используют метод увеличения площади – наваривают тонкие металлические пластины. Это улучшает теплоотдачу батареи почти в полтора раза. Примерно такой же теплопередачей обладают компактные радиаторы – ближайшие родственницы чугунных батарей-гармошек. Хотя до панельных биметаллических приборов им, конечно, далеко.

Чтобы теплоотдача радиаторов отопления была максимальной, используют простой и незатратный метод конвекции. Этот способ заключается в правильном навешивании прибора. Его устанавливают как можно ближе к полу, где скапливается холодный воздух, но оставляют необходимые для циркуляции зазоры, в том числе и у самой стены.

При таком монтаже секции батареи соприкасаются со средой, имеющей минимально возможную в данных условиях температуру, то есть увеличивается тепловой напор. А нагретый регистрами воздух благодаря оставленным зазорам беспрепятственно поднимается вверх, и помещение протапливается быстрее.

Отличный метод – увеличить площадь передающей тепло поверхности. Делают это разными способами:

Наращиванием общей длины нагревательных труб путем формирования из них U-образных регистров.
Оребрением – строго говоря, этот способ увеличивает не конкретно теплопроводность стальной трубы, а всего радиатора, но мощность возрастает на 50%.
Увеличением количества секций.

Лучшей теплоотдачей обладают поверхности черного цвета, но далеко не в каждый интерьер впишется такая мрачная батарея, отчего этот способ и не нашел применения. Регистры традиционно продолжают окрашивать в белый цвет.

Полотенцесушители

Полотенцесушитель для ванной сам является наглядным примером того, как можно улучшить теплоотдачу трубы. «Змеевик» прибора – не что иное, как искусственно увеличенная площадь теплового излучения. Поскольку раньше они были лишь частью общей ветки отопления, изменить диаметр представлялось возможным. Поэтому площадь теплопередачи увеличивалась путем простого наращивания длины.

Кстати, как раз водяной полотенцесушитель из нержавеющей стали будет неплохо смотреться в черном цвете. Блестящие и хромированные изделия, хоть и выглядят красиво, препятствуют теплообмену между трубой и окружающей средой.

Для вертикально ориентированных систем, таких как радиаторы , имеет значение способ подключения входных и выходных труб. Теплоотдача одного прибора при разной установке может значительно измениться:

100% эффективности – диагональное подключение (вход горячей воды сверху, выход с обратной стороны внизу);
97% – одностороннее с верхним входом;
88% – нижнее ;
80% – диагональное обратное (с нижним входом);
78% – одностороннее с нижним входом и выходом отработанной воды.

Полиэтилен это самая простая гидроизоляция для теплого пола, так же он увеличивает теплоотдачу

Теплый пол

Не так давно от полотенцесушителя или комнатного радиатора становился продолжением общей системы отопления в квартире, в разы увеличивая площадь обогревающей поверхности. Но вода в качестве теплоносителя именно в этой ситуации может создать немало проблем.

Как бы ни были надежны стальные трубы, они не вечны, а места соединений, особенно резьбовых, могут со временем дать течь. Только представьте, что это произошло внутри бетонной стяжки, которую так просто не снять. По этой причине теплый пол в водяном исполнении практически не применяется.

Если вы все-таки решили реализовать эту систему, вам придется подумать, как сделать ее максимально эффективной. Мощность должна рассчитываться с предельной точностью. Но если цифры показывают, что теплопередача получается недостаточной, нужно в первую очередь озаботиться повышением эффективности стальных труб.

Поскольку эта конструкция контактирует не с воздухом в помещении, а нагревает материалы пола, сыграть можно только на увеличении протяженности труб. Поэтому их и укладывают компактной, но длинной «змейкой». Благодаря большой площади собственной поверхности она передает много тепла.

Нюанс: при плотной укладке нескольких погонных метров трубы теплоотдача теплого пола в целом возрастет, а каждого отдельного сегмента, не критично, но уменьшится.

Причина в том, что слишком близко расположенные трубы частично налаживают теплообмен друг с другом. Вокруг каждой создается нагретая зона, что приводит к некоторому снижению теплового напора.

Потери тепла

Не менее часто высокий коэффициент теплопроводности стальной трубы приходится рассматривать как негативный фактор. Когда тепло нужно с минимальными потерями доставить в конечную точку к потребителю, проводимость стали следует уменьшать. Такая необходимость возникает на магистральных трубопроводах и теплотрассах, проложенных на поверхности.

Для снижения в изолирующую оболочку из минеральной ваты или пенополистирола, используют фольгированную теплоизоляцию, экранирующую инфракрасный спектр излучения. Также можно взять стальные трубы, утепленные несколькими слоями вспененного полиэтилена еще на производстве.

Для определения эффективности применяемой изоляции делают стандартный расчет стальной трубы через коэффициент теплоотдачи. Но результат умножается на КПД изолирующего материала. Разница между двумя промежуточными итогами покажет, насколько эффективно сохраняется температура теплоносителя внутри трубы. Если цифра получается неудовлетворительной, толщину изолирующей скорлупы следует увеличить или подобрать материал с меньшей теплопроводностью.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

В быту к теплопотерям и снижению эффективности стальных труб отопления приводит использование декоративных ширм или завешивание приборов, как в случае с полотенцесушителем. Нежелательна и установка такого оборудования в нишах стен. Сами трубы в этих потерях не виноваты, поскольку они исправно нагревают окружающий воздух и предметы, а вот на что тратится это тепло – вопрос уже к хозяевам.

Сегодня очень остро стоит вопрос энергосбережения. Это касается буквально каждого пользователя. Поэтому проектируя системы отопления в частном строительстве своими силами, рачительные хозяева сразу задумываются о системах отопления и их эффективности.

Сложнее приходится тем, кто эксплуатирует ранее созданные системы отопления, поскольку они задаются вопросом увеличения доли теплоотдачи в уже готовых объектах.

Способы увеличения теплоотдачи

Начнем непосредственно статью с того, как увеличить теплоотдачу трубы в загородном доме ().

На данный момент существует несколько способов увеличения выдачи тепла от уже созданной и бывшей в эксплуатации, но не оправдавшей ваших надежд, системы отопления:

Монтаж конвекторов . Эта конструкция из трубы с нанизанными на нее металлическими пластинами выполненная своими руками, либо заводского изготовления.
Окраска магистрального трубопровода в черный или другой темный цвет . Такой способ при всей своей простоте довольно эффективен. К тому же колер вполне органично может вписаться в современный дизайн помещений, в отличие от недавнего прошлого, когда это считалось вынужденной мерой.

Примечание! Краска лишь дополнительный способ, который актуален в редких случаях, так как эффективность слишком мала, чтобы «любоваться» черными полосами.

Монтаж в отопительную систему регистров . Регистр представляет собой несколько труб большого диаметра соединенными между собой и с заваренными торцами. К таким конструкциям можно отнести полотенцесушители в виде змеевика с несколькими петлями.
Перегруппировка радиаторов с добавлением секций . Этот вариант наиболее затратный, но и по эффективности находится выше остальных.

Рекомендуем! Не забывайте, что установка дополнительных изоляционных материалов также позволяет увеличить теплоотдачу, сократив потерю выделяемого тепла. Однако возможно только при возведении жилого дома с фундамента, либо при демонтаже фасада.

Новое строительство

Проектирование системы отопления новостройки должно заведомо выполняться с учетом принципов энергосбережения. Основой проекта является расчет теплоотдачи, иными словами количества тепла, выделяемое с поверхности труб и других элементов системы отопления в окружающую среду.

Этот расчет необходим для:

Определения оптимальных параметров системы отопления для создания определенного температурного режима в помещениях вашего жилища.
Принятия решения по мерам утепления с учетом теплопотерь через основные конструкции строения.

Ранее отопительные магистральные трубопроводы выполнялись в основном из стальных изделий, сегодня же используются более практичные и надежные материалы. К примеру, полипропиленовые изделия имеют несколько весомых преимуществ: малый вес и небольшая эластичность, увеличивающая прочность.

Расчет теплоотдачи

Перед тем, как начать строительные работы, следует произвести необходимые расчеты по извлечению максимальной пользы от труб отопления. Если вы не знаете, какие формулы использовать и как правильно считать, нижеизложенная инструкция поможет вам в этом.

Самостоятельный расчет теплоотдачи поверхности труб выполняется по формуле Q = K x F x ∆t, где:

Q – искомая теплоотдача, Ккал/ч.
K – коэффициент теплоотдачи воды в трубе, Ккал/(м2 х ч х 0 С).
F – площадь нагреваемой поверхности, м2.
∆t – тепловой напор, 0 С.

Коэффициент теплопроводности (К) в свою очередь высчитывается по сложным формулам, поэтому используем готовое значение из технических источников — от 8 до 12,5 Ккал/(м2 х ч х 0 С) для стальных труб.

Площадь поверхности трубы просчитывается по знакомой всем из школьной программы геометрической формулы для определения площади боковой поверхности цилиндра F = П х d x l, где:

П = 3,14 математическая постоянная.
d – диаметр указан в метрах.
l – длина трубы, также в подсчет в м.

Для расчета теплового напора существует формула ∆t = 0,5 х (t п + t о) – t в, где:

t п – температура теплоносителя на входе.
t о – температура теплоносителя на выходе.
t в – температура в помещении.

Теоретическая теплоотдача стальной трубы, рассчитывается с учетом условно заданных значений температуры теплоносителя на входе-выходе и комнате согласно СНиПам, которые составляют:

К сведению! Для более точного и легкого расчета нужных показателей используются специальные документы, такие как, например, таблица теплоотдачи 1 м стальной трубы. Обратите внимание, что она подходит только для стальных изделий.

t п = 80 градусов
t о = 70 градусов
t в = 20 градусов

В результате нехитрых расчетов (0,5х(80+70) -20) получим значение теплового напора ∆t = 55 градусов.

Пример расчета

Выполним теоретический расчет теплоотдачи для самой ходовой в системе отопления стальной трубы с диаметром 25 мм и протяженностью один метр.

Внимание! Чтобы не запутаться в единицах измерения в ходе расчета используем один показатель — метр.

В первую очередь высчитаем площадь нашего отрезка трубы F = 3,14 х 0,025 х 1= 0,0785 м2.
Далее смотрим в таблицу коэффициентов теплоотдачи стальной трубы с диаметром 25 мм. Он составляет (для труб диаметром до 40 мм, проложенных в одну нитку при теоретическом тепловом напоре равном 55 градусов) К=11,5.
Применим основную формулу и получим значение теплоотдачи Q = 11,5х0,0785х55=49,65 Ккал/ч.

На первый взгляд расчет совсем несложный, но это в теории.

Для создания проекта реальной системы отопления необходимы тщательные расчеты с учетом параметров всех элементов, составляющих систему, в том числе:

Отопительных приборов.
Фитингов и запорной арматуры.
Обводных линий.
Утепленных участков магистрали и т.п.

Совет! Для проектирования сложной системы отопления большого дома лучше обратиться к помощи профессиональных теплотехников. Цена на их услуги намного меньше стоимости возможных потерь при ошибках в расчетах.

По аналогии с расчетом параметров стальной трубы вычисляется теплоотдача медной трубы или любой другой, для этого мы разместили в данной статье несколько полезных и познавательных рисунков.

Отличная теплоотдача металлопластиковой трубы и другие преимущества делают ее наиболее предпочтительным вариантом при создании современных отопительных систем, в том числе альтернативных. Поэтому если вы только начинаете возведение загородного дома, то стоит остановить свой выбор именно на этом современном материале.

Вывод

Как видите, на самом деле ничего сложного нет в правильном расчете и увеличении эффективности системы обговоренных систем. Главное не забывать о том, что в некоторых случаях высокая теплоотдача труб отопления может привести к большим ежегодным затратам, поэтому увлекаться данной процессом тоже не стоит ().

В представленном видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме.

Регистр отопительной системы представляет собой прибор, изготовленный из гладкостенных трубопроводов. По своим конструктивным особенностям регистр послужил основой для большинства радиаторов. Очень часто данные устройства располагают в технических и промышленных помещениях. К тому же нередки случаи, когда их устанавливают в квартирах в составе автономных отопительных систем. Однако далеко не все знают, как провести расчет теплоотдачи регистра.

Основные виды и технические характеристики

Существует несколько основных разновидностей данных отопительных приборов. Регистры классифицируют по способу монтажа, форме исполнения и материалу. Поэтому перед тем как произвести расчет регистров из гладких труб для отопления, рассмотрим более подробно каждую группу данных устройств.

По форме исполнения

Секционные регистры. Такие теплообменники изготавливают из одного или нескольких гладкостенных трубопроводов диаметром от 25 до 400 мм, соединяемых между собой патрубками и закрываемых заглушками. Теплоноситель через патрубок поступает в верхнюю секцию, а в следующую секцию перетекает на противоположном конце и т. д.
Змеевиковые (S-образные) устройства - трубопроводы соединяются дугами, в результате получается сплошная труба. Подобная форма позволяет задействовать поверхность прибора в целом, что увеличивает эффективную площадь теплообменника. Ниже рассмотрим, как выполнить расчет теплоотдачи регистра из гладких труб.

По способу монтажа

Регистры для отопительных систем делят на переносные и стационарные. Переносные или мобильные устройства, как правило, используют в помещениях, где требуется временная поддержка заданной температуры до устройства основной системы обогрева. К примеру, при возведении нового здания или при проведении ремонтных работ в гараже. В таких системах в качестве теплоносителя используются антифризы или а энергия тепла генерируется посредством электрических ТЭНов.

По материалу

Стальные наиболее популярный вид приборов, изготовленных из стали. Также стоит обратить внимание, что сталь является довольно прочным материалом. Отлично сваривается и при этом обладает хорошей теплопроводностью.
Чугунные устройства. В настоящее время наиболее популярны регистры из чугунных трубопроводов. Но, несмотря на невысокую стоимость, данный материал довольно хрупкий и неустойчивый к механическим повреждениям. Кроме того, чугун плохо сваривается, что затрудняет монтаж.
Алюминиевые регистры. По популярности данные устройства немного уступают регистрам из стальных труб. При этом они обладают рядом преимуществ: привлекательно выглядят, мало весят, хорошо отдают тепло и устойчивы к коррозии. Главный и единственный недостаток алюминиевых регистров - высокая цена.

Расчет теплоотдачи: основные моменты

В процессе монтажа отопительной системы многих интересует расчет регистров из гладких труб. Как расчитать, чтобы их не было чересчур много (будет очень жарко) или слишком мало (будет прохладно)?

Для частного дома или квартиры нет необходимости рассчитывать точную цифру, так как в данном случае неважно конкретное значение температуры. Важно, чтобы температурный режим был оптимальным.
Наиболее простой расчет: на 2 м 2 должна приходиться одна секция (чугун или алюминий), на 1,5 м 2 - одна секция (биметалл).
В случае если потолок более 3 метров, следует добавить одну секцию. При наличии балкона также добавляется одна или две секции, в зависимости от того, утеплен балкон или нет. Добавляется секция, если комната угловая.
Так как температура подачи теплоносителя регулируется для квартир допускается выполнять расчет теплоотдачи регистра независимо от климата.
В частных домах данный расчет не подходит в связи с тем, что в систему поступает слишком Это дает сильный перегрев, если строение располагается в теплых регионах.
Помимо этого расчет теплоотдачи регистра отопления можно выполнить при помощи онлайн-калькуляторов. Для этого потребуется ввести некоторые данные, а затем программа рассчитает требуемое количество труб.

Методика расчета

При выборе данного устройства важно правильно выбрать диаметр трубопроводов, из которых будет выполнен регистр. Наиболее оптимальный диаметр - 32 мм, но допускается устанавливать регистры и другого диаметра, но не более 80 мм. Если диаметр будет более 80 мм, то может попросту не хватить мощности отопительной системы на прогрев такого устройства, так как котел не сможет подать необходимый объем теплоносителя.

Чтобы правильно выбрать данный сантехнический элемент и выполнить расчет теплоотдачи регистра, следует взять во внимание следующие факторы:

Материал, из которого изготовлено строение.
Толщина стен.
Количество оконных и дверных проемов.

Выполняя расчет теплоотдачи регистра, необходимо знать величину теплоотдачи одного погонного метра трубопровода. К примеру, один погонный метр трубопровода диаметром 60 мм может обогреть 1м 2 помещения высотой не более 3 метров.

В таблице, представленной ниже, указан примерный расчет теплоотдачи регистра в зависимости от диаметра трубопроводов.

В таблице приведены данные при высоте потолка не более 3 метров. Другими словами, чтобы обогреть 60 м 2 потребуется 87 метров трубопровода диаметром 40 мм либо 44 метра диаметром 89 мм. После проведения расчетов необходимо сделать чертежи. Также нужно будет обдумать все нюансы размещения регистра в помещении.

Монтаж регистров

При монтаже регистров наиболее дорогостоящими являются сварочные работы, которые в результате станут определяющим фактором при выборе между радиатором и регистром. Однако можно обойтись и без них. Стыки в таком случае соединяются с помощью которые, несмотря на то что несколько уступают соединениям на сварке, способны также прослужить довольно продолжительное время.

В процессе монтажа данных устройств необходимо соблюдать небольшой уклон (0,05‰) по направлению движения теплоносителя.

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.

Стальные водогазопроводные трубы являются самым популярным металлопрокатом широкого применения. Кроме использования для прокладки коммуникаций в соответствии с названием, они успешно выполняют функции отопительных приборов. Из труб вгп изготавливают гладкие и ребристые регистры разной конфигурации, которые по эффективности теплоотдачи не уступают современным радиаторам. Они прекрасно подходят для транспортировки теплоносителя в системах с естественной циркуляцией, при этом попутно участвуя в обогреве помещений.

Устанавливая стальные водогазопроводные трубы для отопления, очень важно знать их основные характеристики. В первую очередь к ним относятся вес и коэффициент теплоотдачи. Тщательно выполнив предварительные расчеты, вы убережете себя от неожиданных сложностей при монтаже и обеспечите требуемый эффект при эксплуатации.

Сортамент водогазопроводных труб

Водогазопроводные трубы изготавливаются в соответствии с требованиями государственного стандарта – ГОСТ 3262-75. Он действует уже более 40 лет и регламентирует все размеры и технические требования.

В сортаменте выделяется 3 разновидности труб:

Легкие;
Обычные;
Усиленные.

Тип трубы определяется толщиной стенки. Она может варьироваться для разных диаметров от 1,8 до 5,5 мм. Усиление стенок позволяет изделиям выдерживать большее давление и обеспечивает более длительный срок службы. При этом, естественно, увеличивается расход металла на изготовление, стоимость и вес.

Приведенная в ГОСТе таблица веса стальных водогазопроводных труб позволяет определить массу 1 м погонного в зависимости от типа и диаметра.

Важно! Масса, определенная по таблице, является теоретической, фактическое значение может отличаться на 4-8%, что бывает ощутимо при больших партиях. Оцинкованные изделия всегда тяжелее примерно на 3-5%.

Как видно из таблицы, труба водогазопроводная стальная может иметь условный проход от 6 до 150 мм, что соответствует интервалу от ¼ до до 6 дюймов. Размеры в дюймах часто используются для маркировки фитингов и запорно-регулирующей арматуры. Поэтому очень важно правильно оперировать этими единицами измерения при комплектации системы.

На заметку: если под рукой нет таблицы, можно самостоятельно провести пересчет диаметра. Для этого достаточно знать, что 1 английский дюйм соответствует средней толщине большого пальца взрослого мужчины и равняется 25,4 мм. Все калибры легко определить, разделив значение условного прохода на 25 с округлением до ближайшего стандартного значения.

Масса трубы может быть также найдена вручную с помощью простых формул геометрии и физики, представленных на рисунке ниже. При больших объемах расчетов удобно использовать , который позволяет автоматизировать процесс.

На рисунке приняты следующие обозначения:

d – внутренний диаметр трубы;

D – наружный диаметр;

b – толщина стенки;

S – площадь металла в поперечном сечении;

V – объем металла;

m – масса изделия;

ρ – удельный вес стали, равный 7,85 г/см3.

Важно! Следует учитывать, что внутренний диаметр и условный проход – это не одно и то же. Трубы с разными толщинами стенок имеют разные внутренние диаметры при одинаковом условном проходе. Под условным проходом понимают некую стандартную величину в линейке сортамента, которая лишь примерно равна значению d. Приведение труб разных типов к одному условному диаметру значительно упрощает подбор фасонных элементов и других комплектующих.

Необходимо отметить высокие прочностные характеристики стальных труб. Они имеют жесткость, характерную для металлического прута аналогичного диаметра. При этом намного легче и дешевле. Так, изделие самого тяжелого типа будет иметь вес на 30-40% меньше, чем цельнометаллический прокат.

Благодаря этому, водогазопроводная труба широко применяется не только для транспортировки различных сред любой температуры, но также в строительстве и машиностроении для сооружения разнообразных конструкций.

Виды отопительных регистров

Стальные отопительные регистры представляют собой водогазопроводные или электросварные трубы, которые с помощью сварки соединяются в приборы для обогрева помещений. Они могут быть разной конфигурации. В соответствии с формой приборов выделяют следующие разновидности:

Змеевиковые;
Секционные.

На рисунке показаны некоторые варианты их конструктивного исполнения.

Секционные в свою очередь подразделяются на виды в зависимости от способа соединения: ниткой или колонкой. В первом случае нагретая жидкость проходит последовательно по каждой трубе, двигаясь по прибору, как в змеевике. Во втором – теплоноситель входит в каждую последующую трубу с двух сторон параллельно, как показано на рисунке выше.

Иногда применяют аналогичные конструкции из металлического профиля прямоугольного или квадратного сечения. Они несколько дороже круглых, но могут быть удобны для самостоятельного изготовления при наличии исходного материала.

Несмотря на непривлекательный внешний вид, стальные регистры довольно популярны в помещениях технического назначения. Их часто можно встретить в гаражах, мастерских, производственных цехах, а иногда и в общественных зданиях. Некоторые домовладельцы отдают предпочтение именно регистрам из труб из-за относительной дешевизны изделия и возможности изготовления своими руками прибора нужной длины и формы.

По способности отдавать тепло такие приборы несколько уступают радиаторам аналогичной длины, но при этом имеют меньшую стоимость. Важным преимуществом гладкотрубных регистров является простота в уходе за ними. Именно удобство регулярного очищения обуславливает их частое применение в медицинских учреждениях.

Для увеличения теплоотдачи стальной трубы используют оребрение из пластин. Они существенно увеличивают площадь контакта с окружающим воздухом, к тому же улучшают конвекцию. Эффективность таких отопительных приборов примерно раза в 3 выше, чем гладкотрубных. Недостаток регистров с оребрением только в сложности удаления пыли, которая скапливается между пластинами.

Существуют и более сложные современные конструкции вертикальных регистров. Они могут быть как прямыми, так и дугообразными в плане, повторяя очертания самых сложных архитектурных форм. Возможны варианты расположения колонок в один или два ряда. Такие регистры очень удобны для больших высоких помещений и дают свободу смелым дизайнерским решениям.

Определение теплоотдачи

Для правильного подбора размера регистров для отопления помещений в соответствии с теплопотерями необходимо знать значение теплоотдачи трубы длиной 1 метр. Эта величина зависит от используемого диаметра и разницы температур теплоносителя и окружающей среды. Температурный напор определяется по формуле:

∆t= 0,5·(t 1 + t 2) – t к,

где t 1 и t 2 – температуры на входе в котел и выходе из него соответственно;

t к – температура в отапливаемой комнате.

Быстро определить ориентировочное значение количества тепла, получаемого от регистра, поможет таблица теплоотдачи 1 м стальной трубы. Не смотря на то, что результат получается весьма приближенным, этот метод является самым удобным и не требует проведения сложных расчетов.

Для справки: 1 БТЕ/ час · фут 2 · o F = 5,678 Вт/м 2 К = 4,882 ккал/час· м 2 · o C.

Таблица показывает, какой будет теплоотдача стальных труб в воздушной среде при некоторых температурных перепадах. Для промежуточных значений разницы температур выполняются расчеты путем интерполяции.

Для более точного определения количества тепла, которое дает стальная труба, следует пользоваться классической формулой:

Q=K ·F · ∆t,

где: Q – теплоотдача, Вт;

K – коэффициент теплопередачи, Вт/(м 2 · 0 С);

F – площадь поверхности, м 2 ;

∆t – температурный напор, 0 С.

Принцип определения ∆t был описан выше, а значение F находится по простой геометрической формуле для поверхности цилиндра: F = π· d·l,

где π = 3,14, а d и l – диаметр и длина трубы соответственно, м.

При расчете участка длиной 1 м формула приобретает вид Q = 3,14· K · d · ∆t.

На заметку: при определении теплоотдачи одиночной трубы достаточно подставить справочное значение коэффициента теплообмена для стали при передаче тепла от воды к воздуху, которое составляет 11,3 Вт/(м 2 · 0 С). Для отопительного прибора значение К зависит не только от материала, из которого изготовлены трубы, но также от их диаметра и количества ниток, так как они влияют друг на друга.

Средние значения коэффициентов теплопередачи для самых популярных типов нагревательных приборов приведены в таблице.

Важно! Подставляя значения в формулы необходимо внимательно следить за единицами измерения. Все величины должны иметь размерности, которые согласовываются между собой. Так, коэффициент теплопередачи, найденный в ккал/(час· м 2 · 0 С) необходимо перевести в Вт/(м 2 · 0 С), учитывая, что 1 ккал/час = 1,163 Вт.

Безусловно, таблица теплоотдачи стальных труб позволяет получить результат более быстро, чем расчет по формулам, но если важна точность, придется немного повозиться.

Чтобы определить необходимый размер регистра, требуемую тепловую мощность нужно разделить на теплоотдачу 1 метра с округлением в большую сторону к ближайшему целому числу. Для ориентира можно взять средние данные для утепленного помещения высотой до 3 м: 1 м регистра при диаметре 60 мм способен обогреть 1 м 2 помещения.

На заметку: Как видно из таблицы, коэффициент К для стальных труб может меняться от 8 до 12,5 ккал/(час· м 2 · 0 С). Увеличение диаметров и количества ниток приводит к уменьшению эффективности передачи тепла. В связи с этим для увеличения теплоотдачи регистра следует отдавать предпочтение увеличению длины элементов.

Необходимо учитывать также, что трубы больших размеров требуют повышенного объема воды в системе, что создает дополнительную нагрузку на котел. Рекомендуемое расстояние между нитками равно равняться диаметру труб плюс еще 50 мм.

Если система заполняется не водой, а незамерзающей жидкостью, то это существенно влияет на теплоотдачу регистра и требует увеличения его размеров после проведения дополнительных расчетов. Это особенно актуально при использовании приборов с ТЭНами и маслом в виде теплоносителя.

Заключение

Стальной трубопровод является довольно прочным, долговечным изделием с хорошей теплоотдачей. Регистры из гладких труб могут иметь различные конфигурации, очень удобны в уходе и не требуют периодической промывки. Это позволяет им успешно конкурировать с легкими биметаллическими и алюминиевыми отопительными приборами, а также с традиционными «неубиваемыми» чугунными радиаторами.

Водогазопроводные трубы получили широкое распространение в наружных тепловых сетях при открытой прокладке благодаря высокой жесткости и износоустойчивости. Целесообразность использования стальных труб для отопления помещений определяется условиями эксплуатации, финансовыми возможностями и эстетическим вкусом хозяев. Применение регистров наиболее оправдано в производственных и технических помещениях, но и в других случаях у них найдутся свои преимущества.

На рынке присутствует немалое количество разного рода отопительных приборов, Тем не менее, самодельные радиаторы до сих пор используются. И наиболее часто встречаются регистры из труб. Регистры отопления — сварные или сборные конструкции из горизонтально расположенных труб, соединенных между собой перемычками для циркуляции теплоносителя.

Какие бывают

Отопительные регистры изготавливают из разного материала, имеют они разную форму. У каждой есть плюсы и минусы.

Из чего делают

Если говорить о материалах, то самый распространенный — сталь, а вернее стальные электросварные трубы. Сталь имеет не самую лучшую теплоотдачу, но это компенсируется невысокой ценой, легкостью в обработке, доступностью и большим выбором типоразмеров.

Совсем редко встречаются сделанные из нержавеющей трубы — для приличной мощности требуется большое количество труб, а сколько стоят изделия из нержавейки, вы имеете представление. Если и делали их, то, наверное, давно. Используют еще «оцинковку», но работать с ней сложнее — варить не получится.

Делают иногда медные регистры — они используются в тех сетях, где разводка сделана . Медь отличается высокой теплоотдачей (в четыре раза больше чем у стали) потому размеры у них бывают гораздо более скромные (и по длине и по диаметру использованных труб). К тому же сами трубы разводки (если они не ) отдают достаточное количество тепла. В то же время пластичность этого металла позволяет изгибать трубы без особых ухищрений и усилий, а сварку использовать только в местах соединения разных кусков. Но все эти плюсы нивелируются двумя большими минусами: первый — высокая цена, второй — капризность меди к условиям эксплуатации. По цене все ясно, а по эксплуатации немного пояснений:

требуется нейтральный и чистый теплоноситель, без твердых частиц
в системе нежелательно присутствие других металлов и сплавов, кроме совместимых — бронза, латунь, никель, хром, потому все фитинги и арматуру нужно будет искать из этих материалов;
обязательно тщательно выполненное заземление — без него при наличии воды начинается процессы электрохимической коррозии;
мягкость материала требует защиты — нужны кожухи и т.п.

Есть регистры из чугуна. Но они слишком громоздки. К тому же имеют очень большую массу, под них нужно делать не менее массивные стойки. Плюс ко всему чугун отличатся хрупкостью — один удар, и он может расколоться. Получается, что и этот тип регистров нуждается в защитных кожухах, а они снижают теплоотдачу и увеличивают стоимость. Причем устанавливать их — сложная и тяжелая работа. К плюсам можно отнести высокую надежность и химическую нейтральность: этому сплаву все равно, с каким теплоносителем работать.

В общем, медь и чугун — это непросто. Вот и получается, что оптимальный выбор — стальные регистры.

Виды регистров

Самый распространенный вид — регистры из гладких труб, и чаще всего — стальных электросварных. Диаметры — от 32 мм до 100 мм, иногда до 150 мм. Их делают двух типов — змеевидные и регистровые. Причем регистровые могут иметь два типа соединения: нитка и колонка. Нитка — это когда перемычки, по которым из одной трубы в другую перетекает теплоноситель, установлены то справа, то слева. Получается, что теплоноситель последовательно оббегает все трубы, то есть соединение последовательное. При соединении типа «колонка» все горизонтальные участки соединены между собой с обоих концов. В этом случае движение теплоносителя параллельное.

Любой тип регистров может использоваться для любого типа системы: с однотрубной и , с вертикальным и горизонтальным типом подачи. При любой системе большая теплоотдача будет при подключении подачи в верхний патрубок.

В случае использования в системах с естественной циркуляцией требуется соблюдать небольшой уклон в сторону движения теплоносителя порядка 0,5 см на один метр трубы. Такой маленький уклон объясняется большим диаметром (малым гидравлическим сопротивлением).

Делают эти изделия не только их круглых, но и из квадратных труб. Они практически ничем не отличаются, только работать с ними сложнее, да гидравлическое сопротивление чуть больше. Но к плюсам такого исполнения можно отнести более компактные размеры при том же объеме теплоносителя.

Есть еще регистры из труб с оребрением. В таком случае увеличивается площадь соприкосновения металла с воздухом, и теплоотдача повышается. Собственно, до сих пор в некоторых бюджетных новостройках строители ставят именно такие отопительные приборы: всем известная «труба с оребрением». При не самом лучшем внешнем виде они неплохо греют помещения.

Если любой регситр вставить ТЭН, можно получить комбинированный отопительный прибор. Он может быть отдельным, не связанным с системой, или использоваться как дополнительный источник тепла. Если радиатор будет изолированным с нагревом только от ТЭНа, необходимо в верхней точке поставить расширительный бачек (10% от общего объема теплоносителя). При нагреве от расширительный бачок, как правило, встроен в конструкцию. Если его нет (часто бывает в ), то и в этом случае необходима установка расширительного бачка. Если материал для регистров сталь, то бачок нужен закртыого типа.

Электроподогрев может пригодиться в самые сильные холода, когда не хватает. Также такой вариант может выручить в межсезонье, когда загружать и разгонять систему «на полную» нет смысла. Нужно лишь немного прогреть помещение. С котлами на твердом топливе такое невозможно. А такой вот запасной вариант поможет обогреться в межсезонье.

Расчет регистров из гладких труб

Стальные регистры отопления несложно сделать своими руками. Стоимость такой системы отопления будет зависеть от того, кто будет их варить. Если техникой сварки владеете сами, вариант — самый малобюджетный, если сварщику нужно будет платить, особой разницы в стоимости с недорогими не будет.

При этом регистры будут занимать большие площади, чем стандартные отопительные приборы: из-за незначительной поверхности соприкосновения с воздухом эффективность у них невысокая. Увеличивают теплоотдачу, поставив более мощный насос, но есть ограничения по скорости из-за возможных шумов в системе. О том,

Диаметры, как говорилось — от 32 мм до 100-150 мм. Большие размеры труб ведут к увеличению объема системы. При старте и разгоне системы это минус — пока нагреется теплоноситель, пройдет прилично времени. При работе большой объем — скорее плюс: более мягкие условия для котла. С другой стороны — при большом количестве теплоносителя регулировать температуру сложно.

Таблица теплоотдачи стальных труб разного диаметра для разных условий работы системы (кликните по картинке для увеличения ее размера)

Расстояние между двумя трубами в регистре маленьким быть не должно: так снижается теплоотдача. Потому их располагают на расстоянии не меньшем чем 1,5 радиуса. Количество рядов и длина регистра зависят от требуемой мощности, а также от диаметра выбранных труб. В общем случае (для средней полосы России, для помещений со средней теплоизоляцией и высотой потолков 3м) можно считать по теплоотдаче метра стальной трубы. Эти значения приведены в таблице. По ней вы сможете найти размер и количество регистров по площади помещения.

Теплоотдача одного метра стальных труб разного диаметра — для расчета регистра отопления по площади

Для расчета по тепловым потерям помещения есть усредненные данные по тепловой мощности погонного метра стальной трубы. Можно для стандартных условий использовать их. Если система работает на других температурах, требуется внести корректировки в большую или меньшую сторону.

Если эти таблицы вам не помогли, можно сделать расчет регистра по формуле.

Подставив соответствующие значения, вы найдете теплоотдачу одной труб при ваших условиях. Теплоотдача всех последующих (второй и более) будет чуть меньше. Найденное значение нужно умножить на 0,9. Так вы рассчитаете и сможете сделать регистр из гладких труб своими руками.

Как устанавливают

Вариантов установки два: навесить на стену или поставить на стойку. Выбор зависит от габаритов и массы полученной конструкции, а также от типа стен.

Достаточно часто делают комбинированную установку: варят стойки, которые затем крепят к стене. Таким способом можно установить даже очень массивные регистры. Также такой вариант установки обеспечивает высокий уровень безопасности.

Каждый такой отопительный прибор в верхней точке должен иметь . Он нужен для стравливания воздуха из системы.

Достоинства и недостатки

К достоинствам можно отнести простую конструкцию и несложный расчет, доступность материалов. Все это вместе позволяет делать регистры для отопления своими руками.

Следующий положительный момент — большая часть тепла передается при помощи лучистой энергии, а она воспринимается человеком, как более приятная.

Следующий плюс — гладкая поверхность, что обеспечивает легкую уборку.

Отличное качество — совместимость с любыми системами — и с естественной и с принудительной циркуляцией.

Минусы тоже имеются: небольшая теплоотдача, подверженность коррозии, не самый привлекательный внешний вид, необходимость регулярной окраски ().

Итоги

Регистровое отопление в частных домах сегодня используют нечасто: есть большой выбор отопительных приборов для разных условий. Диапазон цен тоже достаточно широк. Но регистры из гладких труб и труб с оребрением часто используют для обогрева производственных, складских и вспомогательных помещений, теплиц, гаражей, оранжерей и др. То есть там, где внешняя привлекательность не имеет значения.