Värmeregister: typer av konstruktioner, parameterberäkning, monteringsdetaljer

Det finns ett stort antal olika batterier för värmesystem i bostäder och lokaler, med olika konstruktion och material. Men värmeelement utmärker sig genom sin höga värmeeffektivitet och enkelhet i egenmontering.

Utseendemässigt och konstruktionsmässigt påminner dessa värmeväxlare om vanliga slingor på handdukstorkar, men de är mycket större än motsvarigheterna för badrum.

I vår artikel behandlas typer av värmeelement i detalj, och vi går igenom installationsfunktioner för sådan utrustning.

Olika typer av värmeelement (rörregister)

Ett värmeelement är en klassisk vatten-luftvärmeväxlare. I de flesta fall är den gjord av släta metallrör. Röret kan vara enkelt eller i form av en rad med flera rörsektioner placerade horisontellt ovanpå varandra. Det finns även konstruktioner med flänsar.

Ett värmeelement som endast består av släta rör är lättare att rengöra vid regelbunden städning. Det har inga lameller eller trånga utrymmen som är svåra att torka av. Därför bildas det inga ”kolonier” av damm och smuts på ett sådant register. I detta avseende är det mycket bättre än de vanliga panel- och sektionsradiatorerna som är vanliga idag.

Vanligtvis installeras värmeelement i garage, lager, verkstäder, sjukhus och skolor – det vill säga i utrymmen där det finns höga krav på brand- och hygienisk säkerhet.

När det gäller effektivitet i värmeavgivning och uppvärmningskostnader är rörregistret inte sämre än vanliga radiatorer, och ofta överlägset dem. Den totala värmeöverföringsytan är ungefär densamma i båda fallen, men i den aktuella enheten flyter värmebäraren genom en bred kanal.

Det hydrauliska motståndet i denna situation blir mycket lägre än i en standardradiator med flera panelsektioner. Detta påverkar direkt energikostnaden för att pumpa vatten genom en sådan värmekrets.

Typer baserat på konstruktionsform

Utseendemässigt ser värmeelementet inte särskilt elegant ut. Men det är billigt och enkelt att tillverka. Och med lite ansträngning kan en sådan värmare-värmeväxlare mycket väl integreras i inredningen i till och med ett vardagsrum.

I inhemska lantliga hus användes denna typ av värmesystem nästan överallt fram till nyligen. Under sovjettiden fanns inte panelsektionsradiatorer att köpa, men däremot var det inte så svårt att få tag på breda rör.

Och sedan behövdes bara en svetsapparat. Den erhållna rörvärmaren kopplas till vattenvärmeväxlaren inne i vedspisen med svetsning – enkelt och snabbt. Läs mer om tekniken för att byta element med gassvetsning här.

Ju närmare kanten de vertikala rören sitter i ett sektionsregister, desto högre är värmeavgivningen – vattnet vid ändarna av de horisontella rören förnyas långsammare än i sektioner med direkt flöde av värmevätska.

Alla typer av värmeregister delas in i två grupper:

1. Sektionsregister.
2. Slingor (S-formade).

I det första fallet förbinds de horisontella rören med varandra genom tvärgående rör med mindre diameter, och i det andra fallet med bågar av samma diameter.

Båda alternativen innebär stora mängder svetsarbete. En slingapparat kan också tillverkas genom att böja ett enda rör. Men inte alla stålrör med stor diameter kan böjas på detta sätt. Det är mycket enklare att ta färdiga bågar och svetsa fast dem på registrets horisontella segment.

I en apparat med 'tråd'-anslutning (rör placerade växelvis höger/vänster) finns inga zoner med kall värmevätska, vattnet passerar här gradvis genom alla rör.

Vid anslutning av horisontella sektioner i ett sektionsregister med 'kolonn'-anslutning svetsas tvärbalkarna in i båda ändarna. Cirkulationen av värmevätskan i en sådan värmare sker enligt ett parallellt schema. Som ett resultat kan vissa zoner få mindre värme. Varmvattnet rinner helt enkelt ner till den nedre delen innan det når den bortre änden.

I 'tråden', där värmevätskan passerar genom alla delar av registret, uppstår inga sådana problem. I det avseendet påminner detta register mycket om en slinga. Skillnaden är att vattnet rör sig från inloppet till utloppet av batteriet genom rör med olika diametrar.

Slingor kan ha flera böjar, i vilket fall tvärgående insatser av vinkeljärn eller tjocka stänger ofta görs på flera ställen för att förstärka konstruktionen.

Om det inte finns färdiga bågar för ett S-format register till hands, är det bättre att tillverka en sektionsapparat själv. Att böja ett rör med stor diameter rakt utan specialutrustning är extremt svårt. Det praktiskt taget enda alternativet är att värma metallen med gassvetsning och försiktigt böja den. Men här finns risk för att rörväggarna förlorar styrka.

Till sektionstypen hör också ett register med ett par sidokollektorer. De tillverkas av rör med samma diameter som huvudsektionerna och fungerar som tvärgående anslutningar. Vattnet rör sig i detta fall inte uppifrån och ner, utan från vänster till höger (eller tvärtom).

Alternativ baserat på tillverkningsmaterial

Oftast tillverkar hemmafixare värmeregister av stålrör. De största fördelarna med detta alternativ är billighet, materialtillgänglighet och relativ enkelhet vid svetsning.

Förutom runda rör kan värmeregistret även tilverkas av dess profilerade motsvariget – det hydrauliska motståndet blir något annorlunda, men inte mer än så.

I fabriksm iljö tilverkas register av:

• stål;
• aluminium;
• koppar;
• gjutenjärn.

I värmeavgivning och hållbarhet leder kopparalternativet. Men vid större storlekar blir en sådan värmare ganska dyr. Aluminiumapparaten är sämre i värmeledningsförmåga men betydligt billigare.

Den mest vanliga och billigaste typen av värmeregister är stål. Men den är också det mest ineffektiva alternativet för värmeöverföring från vatten till luft av alla som säljs i värmeteknikbutiker.

Värmeledningskoefficienten för olika stål varierar mellan 45–48 W/(m*K). För gjutjärn är den omkring 60, för aluminium 200–240 och för koppar cirka 400 W/(m*K). Stål förlorar mot dem alla i denna tekniska parameter.

När du väljer stålrör bör du föredra produkter av kolstål, de är mest hållbara och resistenta mot höga temperaturer.

Gjutjärn och aluminium används vanligtvis bara vid fabrikstillverkning av register. Att själv svetsa dessa metaller under amatörmässiga förhållanden är för svårt. Detsamma gäller rostfritt eller förzinkat stål, så rör av dessa material bör du undvika. De är svårare att svetsa och värmeavgivningen är lägre än för vanlig svart stål.

Om du har erfarenhet av att svetsa kopparytor är det inte alltför problematiskt att göra ett register av sådana rör. På grund av den höga värmeöverföringen kan du ta en mindre diameter än vid val av stålalternativet, så värmaren blir billigare.

Men koppar har en allvarlig nackdel här – behovet av en neutral och ren värmebärare. Om det i värmesystemet cirkulerar smutsigt vatten med föroreningar, kan du glömma en lång livslängd för en sådan radiator.

Liknande problem observeras också ofta på grund av närvaro i systemet av metaller som är oförenliga med koppar. Om du inte vidtar en rad försiktighetsåtgärder, kommer ett sådant register på grund av elektrokemisk korrosion inte att hålla länge.

Apparater med inbyggd elpatron

Standardvarianten av registret förutsätter anslutning till värmesystemets rör i ett centraliserat system eller med en vattenvärmepanna. Men det finns också helt autonoma apparater. I ett av de nedre rören är en elpatron inbyggd, som matas från elnätet 220 V.

Till sin konstruktion och funktionsprincip är värmeelementet i registret en vanlig elektrisk vattenkokare som arbetar från ett vanligt enfasuttag.

Effekten hos vattenvärmaren kan variera mellan 1 och 6 kW beroende på värmeväxlarens inre volym. En sådan värmare är ofta utrustad med en cirkulationspump så att värmebäraren når alla dess delar.

Ett sådant fristående register används ofta som en extra värmekälla som bara slås på vid svår frost. När temperaturen utomhus inte är alltför låg sker uppvärmningen av rummet via det allmänna värmesystemet. Förutom vatten kan även frostskyddsmedel fyllas i det elektriska registret.

På vår webbplats finns en artikel där vi i detalj har beskrivit hur man väljer och ansluter värmeelement för värmeradiatorer. Läs mer – klicka på länken.

Beräkning av värmarens konstruktion

Först måste man beräkna den erforderliga värmeeffekten för det specifika rummet.

Enligt reglerna bör en sådan värmeteknisk beräkning göras med hänsyn till:

• ytan och orienteringen av ytterväggarna (mot söder med sol eller inte);
• kubaturen av det uppvärmda rummet;
• nivån på maximalt möjliga negativa temperaturer i regionen;
• graden av värmeisolering av väggar som vetter mot gatan;
• förekomsten av ett annat uppvärmt rum under och/eller ovanför;
• antalet, kvadratmetern och typen av installerade fönster;
• förekomsten/frånvaron av dörrar som öppnas direkt ut mot gatan.

Byggnormer rekommenderar att man även tar hänsyn till den rådande vindrosen på vintern. På den sida som är mot vinden kommer väggens värmeförluster under vinterperioden att vara högre.

Förenklat: för ett rum med takhöjd runt 2,7 meter beräknas den erforderliga värmeeffekten genom att multiplicera rummets yta med 100 W.

Om takhöjden är 3 meter eller högre, bör kubaturen för en förenklad beräkning multipliceras med 34 eller 41 W. Den första koefficienten används för tegelbyggnader, den andra för byggnader av armerad betong.

Att multiplicera ett par tal är inte svårt. Men man måste vara medveten om att sådana förenklade beräkningar kan vara långt ifrån verkliga siffror, eftersom det finns många nyanser.

Det bästa alternativet är att beställa en korrekt beräkning från en expert som tar hänsyn till alla rummets parametrar. Värmeförluster sker genom väggar, fönster, golv, tak och till och med ventilation. För att få exakta siffror måste allt utan undantag beaktas.

Därefter måste man beräkna rördimensionerna för värmeregistret. För detta används formeln:

Q= K* St*dt

Beteckningar:

• Q – värmeregistrets effekt;
• K – värmegenomgångskoefficient, beror på rörmaterialet;
• St – värmeöverföringsyta (lika med Pi multiplicerat med rörets diameter och längd);
• dt – temperaturskillnad (värmehöjd).

Så med kännedom om Q och dt återstår bara att välja rördiameter och dess totala längd. Därefter, beroende på registrets konstruktion, kan rörledningen delas upp i flera sektioner som sedan sammanfogas med tvärgående rör. Värmeavgivningen från de tvärgående rören bör, för att inte komplicera beräkningarna, helst inte beaktas.

Värdet dt beräknas i sin tur utifrån den önskade rumstemperaturen (Tv) och temperaturen i framledning (Tf) och returledning (Tr) – dvs dt=(Tf+Tr)/2-Tv

Vid anslutning av rör i serpentinform får varje efterföljande horisontellt segment ungefär 10 % mindre värmeenergi än det ovanför. Varje sådan sektion av registerröret bör betraktas som en separat radiator. Och värmebäraren svalnar gradvis och oundvikligen när den rör sig genom dem, värme försvinner ut i rummet.

En annan parameter är avståndet mellan de horisontella sektionerna (huvudrören), vilket motsvarar höjden på en enskild röranslutning. Om detta mellanrum görs för litet kommer värmeflödena uppifrån och underifrån att börja överlappa varandra och påverka varandra negativt.

Detta värde ska väljas så att det är något större än rörets diameter. Då blir registrets effektivitet så hög som möjligt.

Mer detaljerade beräkningar av värmeelementens effekt och antal kan du läsa här.

Detaljer för installation

Det är inget särskilt svårt med att installera ett värmeelementregister. Problem kan uppstå endast vid svetsning av enskilda rör. Om du inte har stor erfarenhet av svetsarbete är det bäst att öva först. Om du köper en färdig tillverkad enhet bör det inte uppstå några problem med installationen alls.

Upphängning av rörregistret på väggar görs med kraftiga konsoler (krokar). Om det placeras på golvet räcker det med metallben. Kom ihåg att denna stålvärmare väger ganska mycket. Dessutom tillkommer vattnets vikt inuti, så fästen och stöd måste vara extremt pålitliga.

Rörsektionernas ändar täcks med speciella sfäriska pluggar eller svetsas igen med små stålcirklar utskurna från plåt. Röranslutningar med utvändig gänga för montering av luftningsventil och anslutning till värmesystemet monteras direkt i rörväggarna eller i ändplattan.

Ytan på det ståltillverkade elementet bör täckas med värmebeständig färg. Tack vare detta kommer enheten inte bara att se mer estetisk ut, utan får även ett extra korrosionsskydd.

En detaljerad instruktion för att tillverka värmeelementregister själv kan du läsa i detta material.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Samlade videomaterial nedan hjälper dig att förstå alla nyanser av beräkning av värmeelementregistret och dess installation i rummet.

Teknik för tillverkning av register från rektangulära profilrör:

Fördelar och effektberäkning av värmeelementregistret:

Om du behöver värma upp ett rum med stor kubatur, är ett register av släta stålrör perfekt för detta. Om du har svetskunskaper är det inte svårt att montera ett sådant hemmagjort element själv. Du behöver bara noggrant beräkna parametrarna för denna enhet och välja rörprodukter för den.

Har du frågor, har du hittat brister eller har du värdefull information som du kan dela med besökarna på vår webbplats? Vänligen lämna dina kommentarer, ställ frågor i feedback-formuläret som finns under artikeln.