Rejestry grzewcze: rodzaje konstrukcji, obliczanie parametrów, cechy instalacji

Istnieje ogromna liczba akumulatorów o różnych konstrukcjach i materiałach do systemów grzewczych dla pomieszczeń mieszkalnych i niemieszkalnych.Ale rejestry grzewcze wyróżniają się wśród nich wysoką wydajnością wymiany ciepła i łatwością samodzielnego montażu.

Zewnętrznie i strukturalnie te urządzenia do wymiany ciepła przypominają zwykłe podgrzewane wężownice do wieszaków na ręczniki, ale pod względem wielkości są znacznie większe niż ich odpowiedniki do łazienek.

W zaprezentowanym przez nas artykule szczegółowo zbadamy rodzaje rejestrów grzewczych, a także przeanalizujemy cechy instalacji takiego sprzętu.

Rodzaje rejestrów grzewczych wykonanych z rur

Nagrzewnica to klasyczny wymiennik ciepła woda-powietrze. W większości przypadków jest wykonany z gładkiej metalowej rury. Te ostatnie mogą być pojedyncze lub mieć postać szeregu kilku odcinków rurociągu umieszczonych poziomo jeden nad drugim. W tym przypadku istnieją indywidualne konstrukcje z płetwami.

Urządzenie grzewcze wykonane wyłącznie z rury o gładkich ściankach jest łatwiejsze do czyszczenia podczas regularnego czyszczenia. Nie ma tu żadnych żeberek w kształcie płytek czy ciasnych miejsc, które trudno przetrzeć szmatką. Dzięki temu na takim rejestrze nie tworzą się „kolonie” kurzu i brudu. Pod tym względem znacznie przewyższa obecnie rozpowszechnione grzejniki płytowo-sekcyjne.

Zazwyczaj grzejniki instaluje się w garażach, magazynach, warsztatach, szpitalach i szkołach – czyli w pomieszczeniach, w których obowiązują podwyższone wymagania w zakresie bezpieczeństwa przeciwpożarowego i sanitarnego

Pod względem efektywności wymiany energii cieplnej i kosztów ogrzewania rejestr rur nie jest gorszy zwykłe bateriei często je przewyższa. Całkowita powierzchnia wymiany ciepła w obu przypadkach jest w przybliżeniu taka sama, tylko w rozważanym urządzeniu chłodziwo przepływa szerokim kanałem.

Opór hydrauliczny w tej sytuacji jest znacznie niższy niż w standardowym grzejniku złożonym z kilku sekcji panelowych. A to bezpośrednio wpływa na koszty energii potrzebnej do pompowania wody przez taki obieg grzewczy.

Typy według kształtu projektu

Zewnętrznie panel grzewczy nie wygląda zbyt elegancko. Ale jest tani i łatwy do wykonania. A jeśli włożysz trochę wysiłku, taki wymiennik ciepła z grzejnikiem z łatwością zmieści się we wnętrzu nawet salonu.

W domowych domach wiejskich do niedawna prawie wszędzie stosowano podobną wersję systemu grzewczego. W czasach radzieckich grzejniki panelowo-sekcyjne nie były dostępne w sprzedaży, ale szeroka rura nie była tak trudna do zdobycia.

A potem wystarczyła spawarka. Powstały grzejnik rurowy łączy się z wodnym wymiennikiem ciepła wewnątrz pieca opalanego drewnem poprzez proste i szybkie spawanie. Przeczytaj więcej o technologii wymiany akumulatorów metodą spawania gazowego. Dalej.

Im bliżej krawędzi znajdują się pionowe rury w rejestrze sekcyjnym, tym większy jest transfer ciepła urządzenia - woda na końcach poziomych rur jest odnawiana wolniej niż w obszarach z bezpośrednim przepływem chłodziwa

Wszystkie typy rejestrów grzewczych są podzielone na dwie grupy:

1. Sekcyjny.
2. Cewki (w kształcie litery S).

W pierwszym przypadku rury poziome łączone są ze sobą rurami poprzecznymi o mniejszym przekroju, a w drugim - łukami o tej samej średnicy.

Obie opcje wiążą się z dużą ilością prac spawalniczych. Urządzenie cewkowe można również wykonać poprzez zgięcie jednej rury.Jednak nie każdy produkt z rur stalowych o dużej średnicy można wygiąć w ten sposób. O wiele łatwiej jest wziąć gotowe łuki i przyspawać je do poziomych odcinków rejestru.

W urządzeniu z przyłączem „gwintowym” (rury ułożone są naprzemiennie z prawej/lewej strony) nie ma stref z zimnym płynem chłodzącym, woda tutaj stopniowo przechodzi przez wszystkie rury

Podczas łączenia poziomych odcinków rejestru sekcyjnego za pomocą połączenia „kolumnowego” rury poprzeczne są spawane na obu końcach. Cyrkulacja chłodziwa w takim urządzeniu grzewczym odbywa się w obwodzie równoległym. W rezultacie niektóre strefy w nim mogą nie otrzymać wystarczającej ilości ciepła. Gorąca woda po prostu wpływa do dolnego segmentu, zanim dotrze do drugiego końca.

W „nici”, w której płyn chłodzący przechodzi przez wszystkie sekcje rejestru, takie problemy nie występują. Pod tym względem rejestr ten przypomina serpentynę. Tylko zawarta w nim woda przemieszcza się od wlotu do wylotu akumulatora rurami o różnych przekrojach.

Cewki mogą mieć kilka zagięć, w tym przypadku, aby wzmocnić konstrukcję w wielu miejscach, często wykonuje się wkładki poprzeczne z narożnika lub grubego pręta

Jeśli nie ma pod ręką gotowych łuków dla rejestru w kształcie litery S, lepiej samodzielnie wykonać urządzenie przekrojowe. Niezwykle trudno jest równomiernie zgiąć rurę o dużym przekroju bez specjalnego sprzętu. Prawie jedyną opcją jest podgrzanie metalu za pomocą spawania gazowego i ostrożne zgięcie go. Istnieje jednak ryzyko utraty wytrzymałości ścian rur.

Typ sekcyjny obejmuje również rejestr z parą kolektorów bocznych. Wykonane są z rury o tej samej średnicy co sekcje główne, pełniąc funkcję rur poprzecznych. W tym przypadku woda nie przemieszcza się z góry na dół, ale z lewej do prawej (lub odwrotnie).

Opcje materiałowe

Najczęściej rzemieślnicy domowi wykonują rejestry grzewcze własnymi rękami stalowe rury. Głównymi zaletami tej opcji są niski koszt, dostępność materiału i względna łatwość spawania.

Oprócz okrągłej rury, rejestr grzewczy może być również wykonany z profilowanego odpowiednika - opór hydrauliczny będzie nieco inny, ale nic więcej

W warunkach fabrycznych rejestry produkowane są z:

• stać się;
• aluminium;
• miedź;
• żeliwo

Prowadzi w zakresie przenoszenia ciepła i trwałości opcja miedzi. Ale przy dużych rozmiarach taki grzejnik będzie kosztować całkiem grosza. Urządzenie aluminiowe jest gorsze pod względem przewodności cieplnej, ale także kosztuje znacznie mniej.

Najpopularniejszym i najtańszym rodzajem rejestrów grzewczych jest stal. Jest to jednak również najbardziej nieefektywna opcja przenoszenia ciepła z wody do powietrza ze wszystkich sprzedawanych w sklepach ze sprzętem grzewczym.

Współczynnik przewodzenia ciepła różnych stali waha się w granicach 45–48 W/(m*K). Dla żeliwa wynosi około 60, dla aluminium 200–240, a dla miedzi około 400 W/(m*K). Stal jest gorsza od nich wszystkich pod tym parametrem technicznym.

Wybierając rury stalowe, należy preferować produkty wykonane ze stali węglowej, są one najbardziej trwałe i odporne na wysokie temperatury.

Żeliwo i aluminium są zwykle używane tylko w fabrycznej produkcji rejestrów. Samodzielne spawanie tych metali w warunkach rzemieślniczych jest zbyt trudne. To samo dotyczy stali nierdzewnej lub ocynkowanej, dlatego lepiej nie używać rur wykonanych z tych materiałów. Są trudniejsze do ugotowania, a ich przenikanie ciepła jest niższe niż w przypadku ich zwykłego czarnego odpowiednika.

Jeśli masz doświadczenie w spawaniu powierzchni miedzianych, wykonanie rejestru z takich rur nie jest zbyt problematyczne.Ze względu na wysokie współczynniki przenikania ciepła można je przyjmować o mniejszej średnicy niż przy wyborze opcji stalowej. Zatem urządzenie grzewcze będzie kosztować mniej.

Jednak miedź ma tutaj poważną wadę - potrzebę neutralnego i czystego chłodziwa. Jeśli w systemie grzewczym krąży „brudna” woda z zanieczyszczeniami, można zapomnieć o długiej żywotności takiego akumulatora.

Podobny problem często obserwuje się również w związku z obecnością w układzie elementów wykonanych z metali niekompatybilnych z miedzią. Jeśli nie zostaną podjęte szereg środków zapobiegawczych, taki rejestr nie będzie trwał długo ze względu na korozję elektrochemiczną.

Urządzenia z wbudowanym elementem grzejnym

Standardowa wersja rejestru polega na podłączeniu go do rur grzewczych systemu centralnego lub do kotła wodnego. Ale są urządzenia, które są całkowicie autonomiczne. W jednej z dolnych rur wbudowany jest w nie element grzejny, zasilany z sieci elektrycznej 220 V.

Zgodnie z konstrukcją i zasadą działania elementem grzejnym w rejestrze jest konwencjonalny kocioł elektryczny, zasilany ze standardowego gniazdka jednofazowego

Moc elementu podgrzewającego wodę może wahać się w granicach 1–6 kW w zależności od wewnętrznej objętości wymiennika ciepła. Takie urządzenie grzewcze jest często wyposażone w pompę obiegową, dzięki czemu płyn chłodzący dociera do wszystkich jego obszarów.

Taki autonomiczny rejestr jest często używany jako dodatkowe źródło ciepła, które włącza się tylko przy silnych mrozach. Gdy temperatury na zewnątrz nie są zbyt niskie, pomieszczenie ogrzewane jest z ogólnego systemu grzewczego. Oprócz wody do rejestru elektrycznego można dodać środek przeciw zamarzaniu.

Na naszej stronie internetowej znajduje się artykuł, w którym szczegółowo opisaliśmy cechy wyboru i subtelności łączenia elementów grzejnych do grzejników. Więcej szczegółów - przejdź do połączyć.

Obliczenia projektu grzejnika

Najpierw należy obliczyć wymaganą moc grzewczą dla konkretnego pomieszczenia.

Zgodnie z przepisami takie obliczenia termiczne należy wykonać, biorąc pod uwagę:

• powierzchnia i orientacja ścian zewnętrznych (w kierunku południowym nasłonecznionym lub nie);
• kubatura ogrzewanego pomieszczenia;
• poziom maksymalnych możliwych ujemnych temperatur w regionie;
• stopień izolacji termicznej ścian od strony ulicy;
• obecność innego ogrzewanego pomieszczenia poniżej i/lub powyżej;
• ilości, rozmiary i rodzaje zainstalowanych okien;
• obecność/brak drzwi otwierających się bezpośrednio na ulicę.

Przepisy budowlane zalecają nawet uwzględnienie dominującej róży wiatrów w zimie. Po nawietrznej stronie w pobliżu ściany straty ciepła w okresie zimowym będą oczywiście większe.

W uproszczeniu dla pomieszczenia o wysokości sufitu około 2,7 metra wymaganą moc cieplną oblicza się mnożąc powierzchnię pomieszczenia przez 100 W

Jeżeli sufity w pomieszczeniu znajdują się na wysokości 3 metrów lub więcej, to dla uproszczonego obliczenia kubaturę ogrzewanego pomieszczenia należy pomnożyć przez 34 lub 41 W. Pierwszy współczynnik przyjmuje się dla budynków murowanych, a drugi dla budynków żelbetowych.

Mnożenie kilku liczb nie jest trudne. Musimy jednak zdawać sobie sprawę, że takie obliczenia warunkowe mogą bardzo odbiegać od rzeczywistych liczb, ponieważ jest tu wiele niuansów.

Najlepszym wyjściem jest zamówienie wymaganych obliczeń u specjalisty, który uwzględni wszystkie parametry pomieszczenia. Strata ciepła następuje przez ściany, okna, podłogi, sufity, a nawet wentylację.Aby uzyskać dokładne liczby, należy wziąć pod uwagę wszystko bez wyjątku.

Następnie należy obliczyć wymiary rur dla rejestru grzewczego. Aby to zrobić, użyj wzoru:

Q= K* St*dt

oznaczenia literowe:

• Q – moc cieplna rejestru;
• K – współczynnik przenikania ciepła, zależny od materiału rury;
• St – powierzchnia wymiany ciepła (równa liczbie PI pomnożonej przez średnicę i długość rury);
• dt – ciśnienie termiczne.

Odpowiednio, znając Q i dt, pozostaje tylko wybrać średnicę rury i jej całkowitą długość. Następnie, w zależności od projektu rejestru, rurociąg ten można podzielić na kilka odcinków, które następnie zostaną połączone poprzeczkami. Aby nie komplikować obliczeń, lepiej nie brać pod uwagę przenoszenia ciepła z tego ostatniego.

Wartość dt z kolei obliczana jest na podstawie wymaganej temperatury pomieszczenia (Tv) i jej wskaźników na zasilaniu (Tp) i powrocie (To) - łącznie dt = (Tp+To)/2-Tv

Łącząc rury wężem, każdy kolejny odcinek poziomy otrzymuje o około 10% mniej energii cieplnej niż ten znajdujący się powyżej. Każdy taki odcinek rurociągu rejestrującego należy traktować jako osobną baterię. A gdy płyn chłodzący przepływa przez nie, stopniowo i nieuchronnie ochładza się, a ciepło przedostaje się do pomieszczenia.

Kolejnym parametrem jest odległość pomiędzy odcinkami poziomymi (rurami głównymi), która odzwierciedla wysokość pojedynczej rury. Jeśli ta szczelina będzie zbyt mała, przepływy ciepła z góry i z dołu zaczną się nakładać, negatywnie wpływając na siebie.

Liczbę tę należy wybrać tak, aby była nieco większa niż średnica rury. Wtedy wydajność rejestru będzie maksymalna możliwa.

Bardziej szczegółowe obliczenia mocy akumulatorów grzewczych i ich ilości można przeczytać Tutaj.

Funkcje instalacji

Nie ma nic szczególnie trudnego w instalacji rejestru grzewczego. Trudności są możliwe tylko podczas spawania z pojedynczych rur. Jeśli nie masz dużego doświadczenia w pracach spawalniczych, lepiej najpierw poćwiczyć. Kupując gotowe, fabrycznie wykonane urządzenie, problemy z instalacją nie powinny w ogóle wystąpić.

Rejestr rur zawieszany jest na ścianach za pomocą mocnych wsporników (haków). Jeśli zostanie umieszczony na podłodze, wystarczą żelazne nogi. Należy pamiętać, że omawiany grzejnik stalowy waży dość dużo. Do tego dochodzi ciężar znajdującej się w środku wody, więc mocowania i stojaki muszą być wyjątkowo niezawodne.

Końce odcinka rury zamykane są specjalnymi zatyczkami kulistymi lub przyspawane za pomocą małych krążków stalowych wyciętych z blachy żelaznej. Złączki z gwintem zewnętrznym do montażu odpowietrznika i podłączenia do instalacji grzewczej wcina się bezpośrednio w ścianki rury lub w płytę końcową.

Powierzchnię akumulatora wykonanego ze stali należy pokryć farbą żaroodporną. Dzięki niemu urządzenie nie tylko nabierze estetyki wyglądu, ale także zyska dodatkowe zabezpieczenie antykorozyjne.

Szczegółowe instrukcje dotyczące tworzenia rejestrów ogrzewania własnymi rękami można znaleźć w ten materiał.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Zebrane poniżej materiały wideo pomogą Ci zrozumieć wszystkie niuanse związane z obliczaniem rejestru grzewczego i jego instalacją w pomieszczeniu.

Technologia wykonania rejestru z profilowanej rury prostokątnej:

Zalety i obliczanie mocy rejestru grzewczego:

Jeśli potrzebujesz ogrzać duże pomieszczenie, idealnie nadaje się do tego rejestr wykonany z gładkich rur stalowych.Jeśli masz umiejętności wykonywania prac spawalniczych, złożenie takiej domowej baterii własnymi rękami nie jest trudne. Wystarczy dokładnie obliczyć parametry tego urządzenia i wybrać dla niego odpowiednie produkty rurowe.

Masz pytania, znalazłeś jakieś niedociągnięcia lub posiadasz cenne informacje, którymi możesz podzielić się z osobami odwiedzającymi naszą witrynę? Prosimy o pozostawienie komentarzy i zadawanie pytań w formularzu opinii znajdującym się pod artykułem.