Heizregister: Strukturtypen, Berechnung von Parametern, Installationsmerkmale

Für Heizsysteme für Wohn- und Nichtwohnräume gibt es eine Vielzahl von Batterien unterschiedlicher Bauart und Materialien.Heizregister zeichnen sich jedoch durch eine hohe Wärmeübertragungseffizienz und einfache Selbstmontage aus.

Äußerlich und strukturell ähneln diese Wärmetauscher gewöhnlichen beheizten Handtuchhaltern, sind jedoch viel größer als ihre Gegenstücke für Badezimmer.

In dem von uns vorgestellten Artikel gehen wir detailliert auf die Arten von Heizregistern ein und analysieren auch die Besonderheiten bei der Installation solcher Geräte.

Arten von Heizregistern aus Rohren

Das Heizregister ist ein klassischer Wasser-Luft-Wärmetauscher. In den meisten Fällen besteht es aus einem glattwandigen Metallrohr. Letztere können einzeln oder in Form einer Reihe mehrerer horizontal übereinander liegender Rohrleitungsabschnitte vorliegen. In diesem Fall gibt es einzelne Strukturen mit Flossen.

Ein Heizgerät, das nur aus einem glattwandigen Rohr besteht, lässt sich bei regelmäßiger Reinigung leichter reinigen. Es gibt keine plattenförmigen Rippen oder enge Stellen, die sich nur schwer mit einem Lappen abwischen lassen. Dadurch bilden sich auf einem solchen Register keine „Kolonien“ aus Staub und Schmutz. In dieser Hinsicht übertrifft er die derzeit weit verbreiteten Flachheizkörper deutlich.

Typischerweise werden Heizregister in Garagen, Lagerhallen, Werkstätten, Krankenhäusern und Schulen installiert – also in Räumlichkeiten, in denen erhöhte Anforderungen an den Brand- und Sanitärschutz bestehen

In puncto Effizienz der Wärmeenergieübertragung und Heizkosten steht das Rohrregister in nichts nach normale Batterienund übertrifft sie oft. Die gesamte Wärmeübertragungsfläche ist in beiden Fällen ungefähr gleich, lediglich im betrachteten Gerät strömt das Kühlmittel durch einen breiten Kanal.

Der hydraulische Widerstand ist in dieser Situation viel geringer als bei einem Standardheizkörper, der aus mehreren Plattenabschnitten besteht. Und das wirkt sich direkt auf die Energiekosten für das Pumpen von Wasser durch einen solchen Heizkreislauf aus.

Typen nach Designform

Äußerlich sieht das Heizregister nicht sehr elegant aus. Aber es ist günstig und einfach herzustellen. Und wenn Sie sich ein wenig Mühe geben, passt ein solcher Heiz-Wärmetauscher problemlos sogar in den Innenraum eines Wohnzimmers.

In heimischen Dorfhäusern wurde bis vor kurzem fast überall eine ähnliche Variante des Heizsystems eingesetzt. Zu Sowjetzeiten gab es Plattenheizkörper nicht zum Verkauf, aber ein breites Rohr war nicht so schwer zu bekommen.

Und dann fehlte nur noch ein Schweißgerät. Der daraus resultierende Rohrheizkörper wird einfach und schnell durch Schweißen an den Wasserwärmetauscher im Inneren des Holzofens angeschlossen. Lesen Sie mehr über die Technologie des Batteriewechsels mittels Gasschweißverfahren. Weiter.

Je näher am Rand die vertikalen Rohre im Schnittregister liegen, desto höher ist die Wärmeübertragung des Gerätes – Wasser an den Enden horizontaler Rohre erneuert sich langsamer als in Bereichen mit direktem Kühlmittelfluss

Alle Arten von Heizregistern werden in zwei Gruppen unterteilt:

1. Schnitt.
2. Spulen (S-förmig).

Im ersten Fall werden horizontale Rohre durch Querrohre mit kleinerem Querschnitt und im zweiten Fall durch Bögen gleichen Durchmessers miteinander verbunden.

Beide Varianten erfordern einen hohen Schweißaufwand. Eine Spulenvorrichtung kann auch durch Biegen eines Rohrs hergestellt werden.Allerdings kann nicht jedes Stahlrohrprodukt mit großem Durchmesser auf diese Weise gebogen werden. Es ist viel einfacher, vorgefertigte Bögen zu nehmen und diese an die horizontalen Segmente des Registers zu schweißen.

Bei einem Gerät mit „Gewinde“-Anschluss (die Rohre liegen abwechselnd rechts/links) gibt es keine Zonen mit kaltem Kühlmittel; hier fließt das Wasser nach und nach durch alle Rohre

Bei der Verbindung horizontaler Abschnitte eines Sektionsregisters mit einer „Säulen“-Verbindung werden an beiden Enden Querstangenrohre angeschweißt. Die Zirkulation des Kühlmittels in einem solchen Heizgerät erfolgt in einem Parallelkreislauf. Dies kann dazu führen, dass bestimmte Zonen nicht genügend Wärme erhalten. Heißes Wasser fließt einfach in das untere Segment, bevor es das andere Ende erreicht.

Im „Gewinde“, wo das Kühlmittel alle Abschnitte des Registers durchströmt, treten solche Probleme nicht auf. In dieser Hinsicht ähnelt dieses Register einer Serpentine. Nur das darin enthaltene Wasser bewegt sich durch Rohre unterschiedlicher Abschnitte vom Einlass zum Auslass der Batterie.

Spulen können mehrere Biegungen haben; in diesem Fall werden zur Verstärkung der Struktur an mehreren Stellen oft Quereinlagen aus einer Ecke oder einem dicken Stab hergestellt

Wenn keine vorgefertigten Bögen für das S-förmige Register zur Hand sind, ist es besser, ein Teilgerät selbst herzustellen. Es ist äußerst schwierig, ein Rohr mit großem Querschnitt ohne spezielle Ausrüstung gleichmäßig zu biegen. Fast die einzige Möglichkeit besteht darin, das Metall durch Gasschweißen zu erhitzen und vorsichtig zu biegen. Es besteht jedoch die Gefahr, dass die Rohrwände an Festigkeit verlieren.

Der Sektionaltyp umfasst auch ein Register mit einem Paar seitlicher Kollektoren. Sie bestehen aus einem Rohr mit dem gleichen Durchmesser wie die Hauptabschnitte und fungieren als Querrohre. In diesem Fall bewegt sich das Wasser nicht von oben nach unten, sondern von links nach rechts (oder umgekehrt).

Materialoptionen

Am häufigsten stellen Heimwerker Heizregister mit ihren eigenen Händen her Stahl Röhren. Die Hauptvorteile dieser Option sind niedrige Kosten, Materialverfügbarkeit und relativ einfache Schweißbarkeit.

Neben einem Rundrohr kann das Heizregister auch aus seinem profilierten Analogon gefertigt werden – der hydraulische Widerstand unterscheidet sich geringfügig, mehr aber auch nicht

Unter Werksbedingungen werden Register hergestellt aus:

• werden;
• Aluminium;
• Kupfer;
• Gusseisen

Führend bei Wärmeübertragung und Haltbarkeit Kupferoption. Aber bei großen Größen kostet eine solche Heizung einen hübschen Cent. Ein Aluminiumgerät ist diesem hinsichtlich der Wärmeleitfähigkeit unterlegen, kostet aber auch deutlich weniger.

Die beliebteste und kostengünstigste Art von Heizregistern ist Stahl. Allerdings ist dies auch die ineffizienteste Option zur Wärmeübertragung vom Wasser in die Luft, die im Heizgerätehandel angeboten wird.

Der Wärmeleitkoeffizient verschiedener Stähle liegt zwischen 45 und 48 W/(m*K). Bei Gusseisen liegt sie bei etwa 60, bei Aluminium bei 200–240 und bei Kupfer bei etwa 400 W/(m*K). In diesem technischen Parameter ist Stahl ihnen allen unterlegen.

Bei der Auswahl von Stahlrohren sollten Produkte aus Kohlenstoffstahl bevorzugt werden, da diese am langlebigsten und beständigsten gegen hohe Temperaturen sind.

Gusseisen und Aluminium werden in der Regel nur bei der Fabrikproduktion von Registern verwendet. Es ist zu schwierig, diese Metalle unter handwerklichen Bedingungen unabhängig zu schweißen. Gleiches gilt für Edelstahl oder verzinkten Stahl, daher ist es besser, keine Rohre aus diesen Materialien zu verwenden. Sie sind schwieriger zu kochen und ihre Wärmeübertragung ist geringer als die ihres normalen schwarzen Gegenstücks.

Wenn Sie Erfahrung im Schweißen von Kupferoberflächen haben, ist die Herstellung eines Registers aus solchen Rohren kein allzu großes Problem.Aufgrund der hohen Wärmeübertragungsraten können sie mit einem kleineren Durchmesser als bei der Wahl einer Stahlvariante gewählt werden. Das Heizgerät kostet also weniger.

Allerdings hat Kupfer hier einen gravierenden Nachteil – die Notwendigkeit eines neutralen und sauberen Kühlmittels. Wenn im Heizsystem „schmutziges“ Wasser mit Verunreinigungen zirkuliert, kann man die lange Lebensdauer einer solchen Batterie vergessen.

Ein ähnliches Problem wird auch häufig aufgrund des Vorhandenseins von Elementen aus mit Kupfer unverträglichen Metallen im System beobachtet. Wenn nicht eine Reihe vorbeugender Maßnahmen ergriffen werden, wird ein solches Register aufgrund elektrochemischer Korrosion nicht lange halten.

Geräte mit eingebautem Heizelement

In der Standardausführung wird das Register an die Heizungsrohre einer zentralen Anlage oder an einen Warmwasserboiler angeschlossen. Aber es gibt Geräte, die völlig autonom sind. In einem der unteren Rohre ist ein Heizelement eingebaut, das über ein 220-V-Stromnetz gespeist wird.

Das Heizelement im Register ist je nach Konstruktion und Funktionsprinzip ein herkömmlicher Elektrokessel, der an einer Standard-Einphasensteckdose betrieben wird

Die Leistung des Wasserheizelements kann je nach Innenvolumen des Wärmetauschers zwischen 1 und 6 kW variieren. Ein solches Heizgerät ist häufig mit einer Umwälzpumpe ausgestattet, damit das Kühlmittel alle Bereiche erreicht.

Ein solches autonomes Register wird häufig als zusätzliche Wärmequelle verwendet, die nur bei starkem Frost eingeschaltet wird. Wenn die Außentemperaturen nicht zu niedrig sind, wird der Raum über das allgemeine Heizsystem beheizt. Zusätzlich zu Wasser kann dem Elektroregister Frostschutzmittel zugesetzt werden.

Auf unserer Website gibt es einen Artikel, in dem wir die Auswahlmerkmale und Feinheiten des Anschlusses von Heizelementen für Heizkörper ausführlich beschrieben haben. Weitere Details - gehen Sie zu Verknüpfung.

Berechnung der Heizungsauslegung

Zunächst müssen Sie die erforderliche Heizleistung für einen bestimmten Raum berechnen.

Gemäß den Regeln sollte eine solche thermische Berechnung unter Berücksichtigung von Folgendem erfolgen:

• Fläche und Ausrichtung der Außenwände (in südlicher Sonnenrichtung oder nicht);
• Kubikinhalt des beheizten Raumes;
• das Niveau der maximal möglichen negativen Temperaturen in der Region;
• Grad der Wärmedämmung der straßenseitigen Wände;
• das Vorhandensein eines weiteren beheizten Raums darunter und/oder darüber;
• Mengen, Größen und Arten der installierten Fenster;
• Vorhandensein/Fehlen von Türen, die direkt zur Straße führen.

Die Bauordnung empfiehlt sogar, die vorherrschende Windrose im Winter zu berücksichtigen. Auf der Luvseite in der Nähe der Wand ist der Wärmeverlust im Winter natürlich höher.

Vereinfacht ausgedrückt, errechnet sich für einen Raum mit einer Deckenhöhe von rund 2,7 Metern die benötigte Wärmeleistung, indem man die Fläche des Raumes mit 100 W multipliziert

Wenn die Decken im Raum auf einer Höhe von 3 Metern oder höher liegen, sollte für eine vereinfachte Berechnung die Kubikkapazität des beheizten Raums mit 34 oder 41 W multipliziert werden. Der erste Koeffizient wird für Backsteingebäude und der zweite für Stahlbetongebäude verwendet.

Ein paar Zahlen zu multiplizieren ist nicht schwierig. Wir müssen uns jedoch darüber im Klaren sein, dass solche bedingten Berechnungen sehr weit von den tatsächlichen Zahlen entfernt sein können, da es hier viele Nuancen gibt.

Der beste Ausweg besteht darin, die erforderliche Berechnung bei einem Spezialisten in Auftrag zu geben, der alle Parameter des Raums berücksichtigt. Wärmeverluste entstehen durch Wände, Fenster, Böden, Decken und sogar die Belüftung.Um genaue Zahlen zu erhalten, muss ausnahmslos alles berücksichtigt werden.

Als nächstes müssen Sie die Abmessungen der Rohre für das Heizregister berechnen. Verwenden Sie dazu die Formel:

Q= K* St*dt

Buchstabenbezeichnungen:

• Q – Wärmeleistung des Registers;
• K – Wärmeübergangskoeffizient, abhängig vom Rohrmaterial;
• St – Wärmeübertragungsfläche (gleich der Zahl PI multipliziert mit dem Durchmesser und der Länge des Rohrs);
• dt – thermischer Druck.

Dementsprechend bleibt bei Kenntnis von Q und dt nur noch die Auswahl des Rohrdurchmessers und seiner Gesamtlänge. Je nach Ausführung des Registers kann diese Rohrleitung dann in mehrere Abschnitte unterteilt werden, die anschließend durch Querstreben verbunden werden. Um die Berechnungen nicht zu verkomplizieren, ist es besser, die Wärmeübertragung von letzterem nicht zu berücksichtigen.

Der dt-Wert wiederum wird auf Grundlage der erforderlichen Raumtemperatur (Tv) und ihrer Indikatoren im Vorlauf (Tp) und Rücklauf (To) berechnet – Gesamt-dt = (Tp+To)/2-Tv

Beim Verbinden von Rohren mit einer Schlange erhält jedes nachfolgende horizontale Segment etwa 10 % weniger Wärmeenergie als das darüber liegende. Jeder dieser Abschnitte der Registerpipeline sollte als separate Batterie betrachtet werden. Und während sich das Kühlmittel durch sie bewegt, kühlt es allmählich und unweigerlich ab und die Wärme gelangt in den Raum.

Ein weiterer Parameter ist der Abstand zwischen den horizontalen Abschnitten (Hauptrohren), der die Höhe des einzelnen Rohrs widerspiegelt. Wird dieser Spalt zu klein gemacht, beginnen sich die Wärmeströme von oben und unten zu überlappen und beeinflussen sich gegenseitig negativ.

Dieser Wert muss so gewählt werden, dass er etwas größer ist als der Rohrdurchmesser. Dann ist die Effizienz des Registers maximal.

Detailliertere Berechnungen der Leistung von Heizbatterien und deren Menge finden Sie hier Hier.

Merkmale der Installation

Der Einbau eines Heizregisters ist nicht besonders schwierig. Schwierigkeiten sind nur beim Schweißen aus einzelnen Rohren möglich. Wenn Sie noch nicht viel Erfahrung mit Schweißarbeiten haben, ist es besser, zunächst zu üben. Beim Kauf eines fertigen, werkseitig hergestellten Geräts sollten Installationsprobleme überhaupt nicht auftreten.

Das Pfeifenregister wird mit kräftigen Halterungen (Haken) an den Wänden aufgehängt. Wenn es auf den Boden gestellt wird, reichen Eisenbeine aus. Es ist wichtig zu bedenken, dass der betreffende Stahlheizer ziemlich viel wiegt. Hinzu kommt das Gewicht des Wassers im Inneren, sodass die Halterungen und Ständer äußerst zuverlässig sein müssen.

Die Enden des Rohrstücks werden mit speziellen Kugelstopfen verschlossen oder mit kleinen aus Eisenblech geschnittenen Stahlrunden verschweißt. Fittings mit Außengewinde für den Einbau eines Entlüftungsventils und den Anschluss an die Heizungsanlage werden direkt in die Rohrwände oder in die Endplatte geschnitten.

Die Oberfläche einer Batterie aus Stahl sollte mit hitzebeständigem Lack beschichtet werden. Dadurch wird das Gerät nicht nur optisch ansprechender, sondern erhält auch einen zusätzlichen Korrosionsschutz.

Eine ausführliche Anleitung zum Erstellen von Heizregistern mit eigenen Händen finden Sie in dieses Material.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Die unten zusammengestellten Videomaterialien helfen Ihnen, alle Nuancen der Berechnung des Heizregisters und seiner Installation im Raum zu verstehen.

Technologie zur Herstellung eines Registers aus einem Profil-Rechteckrohr:

Vorteile und Berechnung der Heizregisterleistung:

Wenn Sie einen großen Raum heizen müssen, ist ein Register aus glattwandigen Stahlrohren hierfür ideal.Wenn Sie Schweißarbeiten ausführen können, ist es nicht schwierig, eine solche selbstgebaute Batterie mit Ihren eigenen Händen zusammenzubauen. Sie müssen lediglich die Parameter dieses Geräts genau berechnen und die richtigen Rohrprodukte dafür auswählen.

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