Расчет теплоотдачи стальных труб выполняется для определения количества тепла, выделяемого с поверхности труб. Такой расчет необходим всего в двух случаях:
Теплоотдача труб рассчитывается по формуле:
Q=K * F * ∆t,
Q – теплоотдача,Ккал/ч;
К- коэффициент теплопроводности, Ккал/(кв.м * ч * 0 С)
F – площадь труб, кв.м;
∆t – температурный напор, который вычисляется так:
∆t= 0,5 х (tп + tо) – tв,
где: tп – температура воды на входе, 0 С
tо – температура воды на выходе, 0 С
tв – температура в окружающей среды, 0 С
Необходимые значения для определения температурного напора берутся согласно таблицам СНиП:
- tп = 80 0 С
- tо = 70 0 С
- tв = 20 0С
Коэффициент теплопроводности зависит от таких данных:
- материал трубы;
- ее диаметр;
- количество деталей конструкции;
где: П = 3,14
d – диаметр трубы
l – длина трубы
Приведем пример.
Сколько тепло может излучить стальная труба длиной 1 м и диаметром 30 мм?
Поскольку это теоретический расчет, возьмем значение ∆t = 55 0С.
F = 3,14 * 0,03 * 1 = 0,09 кв. м
Коэффициент теплопроводности стальной трубы составляет приблизительно К = 11,5.
Q = 11,5 *0,09 * 55 = 56,9 Ккал/ч
Поскольку практически все намного сложнее, то для проведения более точных расчетов необходимо обратиться к специалисту.
Необходимо учитывать и второстепенные показатели, влияющие на теплоотдачу:
внешняя форма трубы;
Увеличение теплоотдачи.
Для эффективного увеличения показателя излучаемого тепла, есть много способов:
- установка конвектора;
- покраска труб черной краской;
- установка регистра;
- дополнительные секции батареи.
Конвектор представляет собой изогнутую трубу с металлическими пластинами. Изготовить его можно самостоятельно или купить в магазине более современный аналог.
Применение матовой черной краски для окрашивания поверхности теплоносителя тоже дает неплохой результат. Эстетически это выглядит не очень привлекательно, но если речь идет о комфорте, то приходится выбирать.
Еще одной недорогой и достаточно популярной конструкцией является регистр. Это несколько соединенных между собой широких труб с заваренными срезами. К ним также относятся полотенцесушители, радиаторы, магистральные линии и даже обыкновенную стальную трубу, закрепленную по всему периметру комнаты.
Уменьшение теплоотдачи.
В целях энергосбережения, становиться актуальным уменьшение теплоотдачи труб на тех участках коммуникаций, которые не используются по назначению, например при переходе из одного здания в другое или в неотапливаемом помещении.
Для этого есть множество вариантов использования теплоизоляционных материалов. Производители представляют на выбор достаточно широкий ассортимент, начиная от дешевых стекловолоконных и заканчивая более дорогими типа пенополистирола. Можно приобрести трубы с уже встроенными в нее утеплительными элементами.
Подведя итог, делаем выводы, что использование подобных расчетов помогает существенно сэкономить и избежать многих технических препятствий при проектировании систем водо- и теплообеспечения.
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.
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 ВГПЗачем 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 толщиныТепловой 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 | |||
| 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 |
| 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 газаЧтобы 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.
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.
Давайте попробуем обобщить случаи, когда может понадобиться расчет теплоотдачи трубы, и узнать методы расчета этого параметра.
Зачем это нужно?
- При расчете нагревательных приборов;
- Чтобы оценить количество потерь тепла на трубопроводах, транспортирующих теплоноситель.
Отопительные приборы
Что за нагреватели используют в качестве отдающих тепло элементов трубы?
Из широко распространенных стоит упомянуть:
- Теплый пол;
- Полотенцесушители и разнообразные змеевики;
- Регистры.
Теплый пол
В качестве нагревательного элемента для водяного теплого пола (есть еще и теплый пол с электрическим подогревом) практически всегда выступают именно трубы; однако использование последнее время стало редкостью.
Причины очевидны: стальная труба подвержена коррозии и уменьшению просвета со временем; монтаж требует наличия сварки; монтаж стальной трубы на — это всегда потенциальные утечки. А что такое течи в полу, под стяжкой? Мокрый потолок на нижнем этаже или в подвале и постепенное разрушение перекрытия.
Именно поэтому в качестве нагревательного элемента для теплого пола совсем недавно предпочитали использовать змеевики из металлопластиковой трубы (с обязательным монтажом фитингов вне стяжки), сейчас же в стяжку все чаще укладывается армированный полипропилен.
Он имеет низкий коэффициент теплового расширения и при правильном монтаже не требует ремонта и обслуживания много десятилетий. Применяются и другие пластики.
Совет: обязательно оставьте небольшие зазоры на тепловую деформацию трубы. Армированный полипропилен вытягивается при нагреве меньше неармированного, но все же вытягивается.
Полотенцесушители
Стальные полотенцесушители весьма распространены в домах советской постройки. Еще совсем недавно они были частью типового проекта любого строящегося дома, причем вплоть до 80-х годов всегда монтировались на резьбовых соединениях.
Циркуляционные врезки в элеваторных узлах, обеспечивающие постоянно горячие стояки отопления, тоже появились относительно недавно.
Раз так — режимом работы полотенцесушителя были повторяющиеся охлаждения и нагревы. Расширения — сжатия. Как на это реагировали резьбовые соединения? Правильно. Начинали течь.
Позже, когда полотенцесушители стали частью стояков отопления и загрели круглосуточно, проблема течей отошла на второй план. Сам же размер сушилки (и, соответственно, эффективная площадь теплоотдачи) резко уменьшился. Причина — изменение среднесуточной температуры.
Если раньше змеевик в ванной нагревался лишь тогда, когда владельцы ванной пользовались горячей водой, то теперь грел постоянно.
Регистры
Во многих производственных помещениях, в складах и даже некоторых давно не ремонтировавшихся магазинах внимание привлекает несколько рядов толстых труб под окном, от которых идет ощутимый жар. Перед нами один из дешевейших отопительных приборов эпохи развитого социализма — регистр.
Он представляет собой несколько толстых труб с заваренными торцами и перемычками из тонких трубок. В простейшем варианте это вообще может быть одна толстая труба, идущая по периметру помещения.
Забавно сравнить теплоотдачу стального регистра с занимающей сопоставимый объем в комнате алюминиевой батареей современного образца. Разницы в теплоотдаче в разы.
Как за счет большей теплопроводности алюминия, так и за счет огромной поверхности теплообмена с воздухом у современного решения. Об эстетике в случае регистра говорить, сами понимаете, не приходится вообще.
Однако регистр был решением дешевым и доступным. К тому же крайне редко требовал ремонта или обслуживания: забитая даже наполовину труба продолжала греть, ну а проваренный электросваркой шов течь начинал примерно после пятисотого удара кувалдой.
Способы увеличения теплоотдачи
С точки зрения отдачи в пространство максимального количества тепла менее эффективен, чем труба, разве что шар. У него еще худшее соотношение поверхности к объему.
Что же делали предки, чтобы эти чудовищные отопительные приборы грели?
Как увеличить теплоотдачу трубы?
- Увеличивали инфракрасное излучение отопительного прибора
. Простая окраска регистра черной матовой краской давала ощутимое потепление в помещении.
Кстати, нынешнее хромирование современных змеевиков для ванной выглядит эффектно, но с точки зрения теплоотдачи прибора — идиотизм чистейшей воды.
- Увеличена теплоотдача труб стальных может быть и благодаря оребрению, наваренному или смонтированному иным способом снаружи трубы
.
Конечная стадия реализации этого способа — конвектор, виток трубы с поперечными пластинами. Разумеется, в этом случае все методы расчета теплоотдачи трубы неприменимы — труба отдает в этом приборе меньшую часть тепла.
Потери тепла через трубы
В городской квартире все просто: и стояки, и подводка к отопительным приборам, и сами приборы находятся в обогреваемом помещении. Какой смысл переживать из-за того, сколько тепла рассеивает стояк, если оно служит той же цели — отоплению?
Однако уже в подъездах многоквартирных домов, в подвалах и в части складских помещений ситуация в корне иная. Обогреть нужно одно помещение, а подвести к нему теплоноситель через другое. Отсюда — попытки минимизировать теплоотдачу труб, по которым горячая вода поступает в батареи.
Теплоизоляция
Самый очевидный способ того, как может быть уменьшена теплоотдача трубы стальной — теплоизоляция этой трубы. Еще двадцать лет назад способов для этого было два: рекомендованный нормативной документацией (утепление стекловатой с обмоткой негорючей тканью; еще раньше внешнюю изоляцию вообще выполняли твердой с использованием гипсового или цементного раствора) и реалистичный: трубы просто заматывались тряпьем.
Сейчас появилась масса вполне адекватных способов ограничить потери тепла: тут и пенопластовые накладки на трубы, и разрезные оболочки из вспененного полиэтилена, и минеральная вата.
При строительстве новых домов эти материалы активно применяются; однако в жилищно-коммунальной системе ограниченность, вежливо говоря, бюджета приводит к тому, что трубы в подвалах по-прежнему просто заматывают сса… гм, рваными тряпками.
Цифры и формулы
Обе этих категории — расчет отопительных приборов и расчет потерь тепла по пути к ним — сводится к одному: нам нужно знать, сколько тепла отдает стальная труба при заданной температуре воды в ней и воздуха снаружи. Дополнительным условием является наличие или отсутствие теплоизоляции.
Весь расчет теплоотдачи стальных труб выглядит так : Q=K*F*dT, где:
Q — теплоотдача трубы в килокалориях;
K — коэффициент теплопроводности стальной трубы, зависящий, кроме материала, от диаметра трубы, разницы температур между теплоносителем и воздухом и количества ниток отопительного прибора;
F — площадь поверхности трубы или труб;
dT — температурный напор, который равен половине суммы температур на входе трубы и на выходе минус температура внутри помещения.
Коэффициент варьируется от 8 до 12,5 в зависимости от:
- Диаметра трубы;
- Количества ниток трубы в регистре (в случае отопительного прибора);
- Температурного напора.
В случае теплоизолированной трубы результат умножается на КПД теплоизоляции, то есть на количество процентов тепла, которое она пропускает в окружающее пространство.
Так, возьмем регистр в три нитки из трубы-сотки длиной в один метр. Температуру в комнате берем равной 20 С; при прохождении через регистр температура теплоносителя падает с 81 до 79 С.
Помните, как рассчитывается поверхность цилиндра? S=2 πrh, длина окружности на высоту. Площадью перемычек и торцов в этом случае смело можно пренебречь.
Общая площадь каждой трубы регистра у нас окажется равной 2*3,1415*0,05*1=0,31415 м2. Таких трубы три; суммарная их площадь будет чуть меньше квадратного метра.
Наш регистр оставит в помещении всего-то 540 килокалорий тепла.
Заключение
Вот, в общем-то, и все премудрости, связанные с постепенно уходящими в прошлое стальными трубами и их способностью греть воздух. Последний на сегодня
25 июля, 2016совет: забыть их, как страшный сон, и обратить свой взор к более современным решениям.
Специализация: мастер по внутренней и наружной отделке (штукатурка, шпаклёвка, плитка, гипсокартон, вагонка, ламинат и так далее). Кроме того, сантехника, отопление, электрика, обычная облицовка и расширение балконов. То есть, ремонт в квартире или доме делался «под ключ» со всеми необходимыми видами работ.
По сути, можно назвать четыре реальных метода, при использовании которых теплоотдача труб отопления может быть увеличена на определённый процент. Вы можете взять на вооружение один из них или использовать все способы в комплексе — это вам решать. Моей же целью является ознакомление с такими вариантами и действиями, которые нужны при этом, а также я приглашаю вас к просмотру видео в этой статье.
Теория и практика
Четыре верных способа
В данном случае я предлагаю вам варианты, которые можно назвать спасательными. То есть, это когда коэффициент теплоотдачи ниже спроектированного и ожидаемого, то можно применить следующие методы.
Давайте рассмотрим способы и факторы, которые влияют на улучшение, и которые вы можете изменить своими руками:
- Монтаж оребрения или конвекторов . Это труба, на которую нанизывают металлические пластины — они способствуют конвекции воздуха, тем самым значительно увеличивая теплоотдачу.
- Окраска отопительной системы в тёмный или даже чёрный цвет . Тёмный спектр минимально препятствует прохождению тепловых волн от отопителя в помещение. Но такой способ больше применим для складских и других промышленных помещений и у него наиболее низкая цена.
- Врезка регистров в отопительный контур . Регистр, это тоже батарея, только с меньшей отдачей — представляет собой конструкцию из труб большего диаметра. Примером этому может служить полотенцесушитель, сделанный в виде змеевика или лестницы.
- Перегруппировка радиаторов отопления и/или добавление к ним секций . Такой способ потребует больше всего материальных и трудовых ресурсов или даже полной перепланировки интерьера. Но, тем не менее, могу с уверенностью сказать, что это самый эффективный вариант из всех предложенных выше.
В некоторых случаях проблема может заключаться не в слабой теплоотдаче системы, а в плохой теплоизоляции помещения.
Поэтому, инструкция рекомендует провести должным образом утепление потолка, стен и пола.
Некоторые нюансы, которые нужно учитывать при монтаже отопительных систем
| S-линейный; U-образный; длина излучающей трубы (м); общая длина (м); полезная мощность (кВт) | |||||||||||||||||
| Тип ZENIT | Тепловая мощность (кВт) | S | U | S | U | S | U | S | U | S | U | S | U | S | U | S | U |
| 3 | 1,5 | 6 | 3 | 9 | 4,5 | 12 | 6 | 15 | 7,5 | 18 | 9 | 21 | 10,5 | 24 | 12 | ||
| 3,77 | 2,28 | 6,69 | 3,78 | 9,62 | 5,21 | 12,54 | 6,71 | 15,47 | 8,13 | 18,39 | 9,63 | 21,32 | 11,06 | 24,3 | 12,56 | ||
| 12 | 12 | 10,3 | 10,3 | 10,5 | 10,5 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 14 | 14 | 12,0 | 12,0 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 16 | 16 | — | — | 13,7 | 13,7 | 14,1 | 14,1 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 18 | 18 | — | — | 15,5 | 15,5 | 15,0 | 16,0 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 20 | 20 | — | — | 17,4 | 17,4 | 17,6 | 17,6 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 22 | 22 | — | — | 19,1 | 19,1 | 19,3 | 19,3 | 20,0 | 20,0 | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 24 | 24 | — | — | — | — | 21,1 | 21,1 | 21,8 | 21,8 | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 26 | 26 | — | — | — | — | 22,3 | 22,3 | 22,8 | 22,8 | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 28 | 28 | — | — | — | — | 24,3 | 24,3 | 24,6 | 24,6 | 25,2 | 25,2 | — | — | — | — | — | — |
| 30 | 30 | — | — | — | — | 26,1 | 26,1 | 26,5 | 26,5 | 27,2 | 27,2 | — | — | — | — | — | — |
| 32 | 32 | — | — | — | — | — | — | 28,2 | 28,2 | 28,8 | 28,8 | — | — | — | — | — | — |
| 34 | 34 | — | — | — | — | — | — | 29,2 | 29,2 | 29.9 | 29,9 | 30,6 | 30,6 | — | — | — | — |
| 36 | 36 | — | — | — | — | — | — | 31,3 | 31,3 | 31,7 | 31,7 | 32,4 | 32,4 | — | — | — | — |
| 38 | 38 | — | — | — | — | — | — | 33,0 | 33,0 | 33,4 | 33,4 | 34,2 | 34,2 | — | — | — | — |
| 40 | 40 | — | — | — | — | — | — | — | — | 35,4 | 35,4 | 36,1 | 36,1 | — | — | — | — |
| 42 | 42 | — | — | — | — | — | — | — | — | 37,0 | 37,0 | 37,8 | 37,8 | 38,6 | 38,6 | — | — |
| 44 | 44 | — | — | — | — | — | — | — | — | 38,7 | 38,7 | 39,6 | 39,6 | 40,5 | 40,5 | — | — |
| 46 | 46 | — | — | — | — | — | — | — | — | 40,5 | 40,5 | 41,4 | 41,4 | 42,3 | 42,3 | — | — |
| 48 | 48 | — | — | — | — | — | — | — | — | 42,2 | 42,2 | 43,2 | 43,2 | 44,2 | 44,2 | — | — |
| 50 | 50 | — | — | — | — | — | — | — | — | 44,0 | 44,0 | 45,0 | 45,0 | 46,0 | 46,0 | 47,0 | 47,0 |
| 52 | 52 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | 45,8 | 45,8 | 46,8 | 46,8 | 47,8 | 47,8 |
| 54 | 54 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | 47,5 | 47,5 | 48.6 | 48.6 | 49,7 | 49,7 |
| 56 | 56 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | 49,3 | 49,3 | 50,4 | 50,4 | 51,5 | 51,5 |
| 58 | 58 | — | — | 51.6 | 51,6 | 52,2 | 52,2 | 53,4 | 53,4 | ||||||||
| Масса (кг) | — | 31 | 33 | 43 | 48 | 54 | 64 | 65 | 79 | 77 | 84 | 88 | 98 | 99 | 113 | 110 | 128 |
Теплоотдача трубы — таблица для стальной продукции ZENIT
Я не стану умничать и приводить формулу, по которой рассчитывается теплоотдача системы, так как вы этого всё равно не будете делать — это ни к чему. Для общего понимания вы можете посмотреть информацию, которую даёт таблица теплоотдачи 1 м стальной трубы, она приведена выше.
Но если при неудачном монтаже или проектировке вы можете использовать один или несколько из четырёх методов для повышения эффективности, то чтобы к этому не прибегать, давайте рассмотрим некоторые рекомендации.
В любом случае при монтаже отопительной системы вы не станете ограничиваться только одними трубами, если это, конечно, не тёплый пол — вы будете использовать и/или регистры. Но в большинстве помещений есть окна, через которые, как известно, и проникает основная масса холодного воздуха. Однако можно кардинально исправить эту ситуацию.
Если радиатор установить под окном, то восходящий поток тёплого воздуха создаст штору, которая будет служить таким своеобразным утеплением. Здесь всё очень просто — холодный воздух разбивается о поток тёплого и не проникает в комнаты, оставаясь на территории, примыкающей к стеклу.
Кроме того, важно правильно рассчитать мощность радиаторов и сделать это можно по простой формуле Kколичество секций=S*100/P. Здесь буквой S обозначена общая площадь помещения, а буквой P мощность одной секции. Такие вычисления приемлемы для помещений до 270 см в высоту.
При этом следует учитывать, что по нормативам Москвы и Московской области на помещения высотой до 270 см на квадратный метр нужно 100Вт тепловой энергии. Но в тех случаях, когда высота потолков превышает 270 см, расчёт делается по объёму комнаты, где на кубический метр положено 41Вт тепловой энергии.
Помимо этого, не забывайте о таких нюансах как наружное или внутреннее помещения, а также отсутствие сквозняков в результате плотного прилегания окон и дверей. Также, при выборе материалов можно учесть, что теплоотдача медной трубы гораздо выше, нежели у стальной, металлопластиковой или пропиленовой. Эти же факторы касаются и выбора радиаторов.
Заключение
Конечно, здесь можно говорить о преимуществах и недостатках однотрубных и двухтрубных систем, централизованного и автономного отопления, но это уже другая тема. А если у вас есть какие-то дополнения, напишите об этом в комментариях.
25 июля 2016г.Если вы хотите выразить благодарность, добавить уточнение или возражение, что-то спросить у автора - добавьте комментарий или скажите спасибо!