Registres de chauffage : types de structures, calcul des paramètres, caractéristiques d'installation

Il existe un grand nombre de batteries de conceptions et de matériaux différents pour les systèmes de chauffage des locaux résidentiels et non résidentiels.Mais les registres de chauffage se distinguent parmi eux par leur efficacité de transfert de chaleur élevée et leur facilité d'auto-assemblage.

Extérieurement et structurellement, ces dispositifs d'échange de chaleur ressemblent à des serpentins de sèche-serviettes ordinaires, mais en taille, ils sont beaucoup plus grands que leurs analogues pour salles de bains.

Dans l'article que nous avons présenté, nous examinons en détail les types de registres de chauffage et analysons également les caractéristiques de l'installation de tels équipements.

Types de registres de chauffage fabriqués à partir de tuyaux

Le registre de chauffage est un échangeur de chaleur eau-air classique. Dans la plupart des cas, il s’agit d’un tuyau métallique à paroi lisse. Ce dernier peut être unique ou se présenter sous la forme d'une série de plusieurs tronçons de canalisation situés horizontalement les uns au-dessus des autres. Dans ce cas, il existe des structures individuelles avec des ailerons.

Un appareil de chauffage constitué uniquement d'un tuyau à paroi lisse est plus facile à nettoyer lors d'un nettoyage régulier. Il n'y a pas de nervures en forme de plaque ni de points étroits difficiles à essuyer avec un chiffon. De ce fait, des « colonies » de poussière et de saleté ne se forment pas sur un tel registre. À cet égard, il surpasse largement les radiateurs à panneaux actuellement répandus.

En règle générale, les registres de chauffage sont installés dans les garages, les entrepôts, les ateliers, les hôpitaux et les écoles, c'est-à-dire dans des locaux où les exigences en matière de sécurité incendie et sanitaire sont accrues.

En termes d'efficacité du transfert d'énergie thermique et de coûts de chauffage, le registre de canalisations n'est pas inférieur à piles ordinaires, et les surpasse souvent. La surface totale de transfert de chaleur dans les deux cas est approximativement la même, seulement dans le dispositif considéré, le liquide de refroidissement s'écoule à travers un large canal.

La résistance hydraulique dans cette situation est bien inférieure à celle d'un radiateur standard composé de plusieurs sections de panneaux. Et cela affecte directement les coûts énergétiques liés au pompage de l'eau à travers un tel circuit de chauffage.

Types par forme de conception

Extérieurement, le registre de chauffage n’a pas l’air très élégant. Mais c'est bon marché et facile à faire. Et si vous faites un petit effort, un tel radiateur-échangeur de chaleur peut facilement s'intégrer à l'intérieur même d'un salon.

Dans les maisons de village domestiques, jusqu'à récemment, une version similaire du système de chauffage était utilisée presque partout. À l'époque soviétique, les radiateurs à panneaux n'étaient pas disponibles à la vente, mais il n'était pas si difficile d'obtenir un tuyau large.

Et puis il suffisait d’une machine à souder. Le chauffe-tuyau résultant est connecté à l'échangeur thermique à eau à l'intérieur du poêle à bois par soudage simplement et rapidement. En savoir plus sur la technologie de remplacement des batteries par la méthode de soudage au gaz. Plus loin.

Plus les tuyaux verticaux dans le registre sectionnel sont situés près du bord, plus le transfert de chaleur de l'appareil est élevé - l'eau aux extrémités des tuyaux horizontaux se renouvelle plus lentement que dans les zones à flux direct de liquide de refroidissement

Tous les types de registres de chauffage sont divisés en deux groupes :

1. En coupe.
2. Bobines (en forme de S).

Dans le premier cas, les tuyaux horizontaux sont reliés entre eux par des tuyaux transversaux de section plus petite et dans le second, par des arcs de même diamètre.

Les deux options impliquent de gros travaux de soudage. Un dispositif à bobine peut également être réalisé en pliant un tuyau.Cependant, tous les produits tubulaires en acier de grand diamètre ne peuvent pas être pliés de cette manière. Il est beaucoup plus facile de prendre des arcs prêts à l'emploi et de les souder aux segments horizontaux du registre.

Dans un appareil avec un raccordement « fileté » (les tuyaux sont situés alternativement à droite/à gauche), il n'y a pas de zones avec du liquide de refroidissement froid ; l'eau passe ici progressivement dans tous les tuyaux.

Lors de la connexion de sections horizontales d'un registre sectionnel avec une connexion « colonne », les tuyaux transversaux sont soudés aux deux extrémités. La circulation du liquide de refroidissement dans un tel appareil de chauffage s'effectue dans un circuit parallèle. En conséquence, certaines zones peuvent ne pas recevoir suffisamment de chaleur. L'eau chaude s'écoule simplement dans le segment inférieur avant d'atteindre l'extrémité.

Dans le "fil", où le liquide de refroidissement traverse toutes les sections du registre, de tels problèmes ne se posent pas. En ce sens, ce registre s’apparente à une serpentine. Seule l'eau qu'il contient se déplace de l'entrée à la sortie de la batterie à travers des tuyaux de différentes sections.

Les bobines peuvent avoir plusieurs coudes ; dans ce cas, pour renforcer la structure à plusieurs endroits, des inserts transversaux sont souvent réalisés à partir d'un coin ou d'une tige épaisse

S'il n'y a pas d'arcs prêts à l'emploi pour le registre en forme de S, il est préférable de fabriquer vous-même un dispositif sectionnel. Il est extrêmement difficile de plier uniformément un tuyau de grande section sans équipement spécial. Presque la seule option consiste à chauffer le métal par soudage au gaz et à le plier soigneusement. Mais il existe un risque que les parois des tuyaux perdent de leur résistance.

Le type sectionnel comprend également un registre avec une paire de collecteurs latéraux. Ils sont constitués d'un tuyau du même diamètre que les sections principales, faisant office de tuyaux transversaux. Dans ce cas, l’eau ne se déplace pas de haut en bas, mais de gauche à droite (ou vice versa).

Options matérielles

Le plus souvent, les artisans à domicile fabriquent des registres de chauffage de leurs propres mains à partir de tubes d'acier. Les principaux avantages de cette option sont le faible coût, la disponibilité du matériel et la relative facilité de soudage.

En plus d'un tuyau rond, le registre de chauffage peut également être réalisé à partir de son analogue profilé - la résistance hydraulique sera légèrement différente, mais rien de plus

En conditions d'usine, les registres sont réalisés à partir de :

• devenir;
• aluminium;
• cuivre;
• fonte

Leader en matière de transfert de chaleur et de durabilité option cuivre. Mais avec de grandes tailles, un tel appareil de chauffage coûtera un joli centime. Un appareil en aluminium lui est inférieur en termes de conductivité thermique, mais coûte également beaucoup moins cher.

Le type de registre de chauffage le plus populaire et le moins cher est l’acier. Cependant, c'est aussi l'option la plus inefficace pour transférer la chaleur de l'eau à l'air parmi toutes celles vendues dans les magasins d'équipement de chauffage.

Le coefficient de conductivité thermique des différents aciers varie de 45 à 48 W/(m*K). Pour la fonte, elle est d'environ 60, pour l'aluminium, de 200 à 240 et pour le cuivre, d'environ 400 W/(m*K). L'acier est inférieur à tous dans ce paramètre technique.

Lors du choix des tuyaux en acier, il convient de privilégier les produits en acier au carbone : ils sont les plus durables et les plus résistants aux températures élevées.

La fonte et l'aluminium ne sont généralement utilisés que dans la production en usine de registres. Il est trop difficile de souder ces métaux de manière indépendante dans des conditions artisanales. Il en va de même pour l'acier inoxydable ou l'acier galvanisé, il est donc préférable de ne pas utiliser de tuyaux fabriqués à partir de ces matériaux. Ils sont plus difficiles à cuisiner et leur transfert de chaleur est inférieur à celui de leur homologue noir ordinaire.

Si vous avez de l'expérience dans le soudage de surfaces en cuivre, créer un registre à partir de tels tuyaux n'est pas trop problématique.En raison des taux de transfert de chaleur élevés, ils peuvent être pris avec un diamètre plus petit que lors du choix d'une option en acier. L'appareil de chauffage coûtera donc moins cher.

Cependant, le cuivre présente ici un sérieux inconvénient : la nécessité d'un liquide de refroidissement neutre et propre. Si de l'eau « sale » contenant des impuretés circule dans le système de chauffage, vous pouvez alors oublier la longue durée de vie d'une telle batterie.

Un problème similaire est également souvent observé en raison de la présence dans le système d'éléments constitués de métaux incompatibles avec le cuivre. Si un certain nombre de mesures préventives ne sont pas prises, un tel registre ne durera pas longtemps en raison de la corrosion électrochimique.

Appareils avec élément chauffant intégré

La version standard du registre consiste à le connecter aux canalisations de chauffage d'un système centralisé ou à une chaudière à eau chaude. Mais il existe des appareils totalement autonomes. Dans l'un des tuyaux inférieurs, un élément chauffant est intégré, alimenté par un réseau électrique 220 V.

Selon la conception et le principe de fonctionnement, l'élément chauffant de la caisse est une chaudière électrique classique, fonctionnant à partir d'une prise monophasée standard

La puissance de l'élément chauffant à eau peut varier entre 1 et 6 kW en fonction du volume interne de l'échangeur de chaleur. Un tel appareil de chauffage est souvent équipé d'une pompe de circulation afin que le liquide de refroidissement atteigne toutes ses zones.

Un tel registre autonome est souvent utilisé comme source de chaleur supplémentaire, qui n'est activée qu'en cas de fortes gelées. Lorsque les températures extérieures ne sont pas trop basses, la pièce est chauffée par le système de chauffage général. En plus de l'eau, de l'antigel peut être ajouté à la registre électrique.

Il existe un article sur notre site Web dans lequel nous avons décrit en détail les caractéristiques du choix et les subtilités du raccordement des éléments chauffants pour les radiateurs de chauffage. Plus de détails - allez sur lien.

Calcul de conception de chauffage

Vous devez d’abord calculer la puissance de chauffage requise pour une pièce spécifique.

Selon les règles, un tel calcul thermique doit être effectué en tenant compte :

• superficie et orientation des murs extérieurs (dans la direction sud ensoleillée ou non) ;
• cylindrée de la pièce chauffée;
• le niveau de températures négatives maximales possibles dans la région ;
• degré d'isolation thermique des murs donnant sur la rue ;
• la présence d'une autre pièce chauffée en dessous et/ou au dessus ;
• quantités, dimensions et types de fenêtres installées ;
• présence/absence de portes ouvrant directement sur la rue.

Les codes du bâtiment recommandent même de prendre en compte la rose des vents dominante en hiver. Du côté au vent, près du mur, les pertes de chaleur pendant la période hivernale seront évidemment plus importantes.

Simplifié, pour une pièce avec une hauteur sous plafond d'environ 2,7 mètres, la puissance thermique nécessaire se calcule en multipliant la surface de la pièce par 100 W.

Si les plafonds de la pièce sont situés à un niveau de 3 mètres ou plus, alors pour un calcul simplifié, la cylindrée de l'espace chauffé doit être multipliée par 34 ou 41 W. Le premier coefficient est retenu pour les bâtiments en brique et le second pour les bâtiments en béton armé.

Multiplier quelques nombres n’est pas difficile. Mais nous devons être bien conscients que de tels calculs conditionnels peuvent être très éloignés des chiffres réels, car il y a ici de nombreuses nuances.

La meilleure solution est de commander le calcul requis auprès d'un spécialiste qui prendra en compte tous les paramètres de la pièce. Les pertes de chaleur se produisent à travers les murs, les fenêtres, les sols, les plafonds et même la ventilation.Pour obtenir des chiffres précis, il faut tout prendre en compte sans exception.

Ensuite, vous devez calculer les dimensions des tuyaux pour le registre de chauffage. Pour ce faire, utilisez la formule :

Q = K* St*dt

désignations des lettres :

• Q – puissance thermique du registre ;
• K – coefficient de transfert de chaleur, dépend du matériau du tuyau ;
• St – zone de transfert de chaleur (égale au nombre PI multiplié par le diamètre et la longueur du tuyau) ;
• dt – pression thermique.

Ainsi, connaissant Q et dt, il ne reste plus qu'à choisir le diamètre du tuyau et sa longueur totale. Ensuite, selon la conception du registre, ce pipeline peut être divisé en plusieurs sections, qui seront ensuite reliées par des barres transversales. Afin de ne pas compliquer les calculs, mieux vaut ne pas prendre en compte le transfert thermique de ce dernier.

Le chiffre dt, à son tour, est calculé sur la base de la température ambiante requise (Tv) et de ses indicateurs dans l'alimentation (Tp) et le retour (To) - dt total = (Tp+To)/2-Tv

Lors du raccordement de tuyaux avec un serpent, chaque segment horizontal suivant reçoit environ 10 % d'énergie thermique en moins que celui situé au-dessus. Chacune de ces sections du pipeline de registres doit être considérée comme une batterie distincte. Et au fur et à mesure que le liquide de refroidissement les traverse, il se refroidit progressivement et inévitablement et la chaleur pénètre dans la pièce.

Un autre paramètre est la distance entre les sections horizontales (tuyaux principaux), qui reflète la hauteur de chaque tuyau individuel. Si cet écart est trop petit, les flux de chaleur d'en haut et d'en bas commenceront à se chevaucher, s'affectant mutuellement.

Ce chiffre doit être choisi de manière à ce qu'il soit légèrement supérieur au diamètre du tuyau. L'efficacité du registre sera alors maximale.

Pour des calculs plus détaillés de la puissance des batteries de chauffage et de leur quantité, vous pouvez lire Ici.

Caractéristiques d'installation

Il n’y a rien de particulièrement difficile à installer une batterie de chauffage. Des difficultés ne sont possibles que lors du soudage à partir de tuyaux séparés. Si vous n’avez pas beaucoup d’expérience dans les travaux de soudage, il est préférable de vous entraîner d’abord. Lors de l'achat d'un appareil prêt à l'emploi fabriqué en usine, aucun problème d'installation ne devrait survenir.

Le registre de tuyaux est accroché aux murs à l'aide de supports puissants (crochets). S'il est posé sur le sol, des pieds en fer suffiront. Il est important de se rappeler que le radiateur en acier en question pèse beaucoup. De plus, le poids de l'eau à l'intérieur s'ajoute, les supports et les supports doivent donc être extrêmement fiables.

Les extrémités du tronçon de tuyau sont fermées par des bouchons sphériques spéciaux ou soudées à l'aide de petits ronds d'acier découpés dans de la tôle. Les raccords filetés mâles pour l'installation d'une vanne de purge d'air et le raccordement au système de chauffage sont découpés directement dans les parois des tuyaux ou dans la plaque d'extrémité.

La surface d'une batterie en acier doit être recouverte d'une peinture résistante à la chaleur. Grâce à cela, l'appareil deviendra non seulement plus esthétique, mais acquerra également une protection anticorrosion supplémentaire.

Des instructions détaillées pour créer des registres de chauffage de vos propres mains peuvent être trouvées dans ce materiel.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Le matériel vidéo rassemblé ci-dessous vous aidera à comprendre toutes les nuances du calcul du registre de chauffage et de son installation dans la pièce.

Technologie de fabrication d'un registre à partir d'un tube profilé rectangulaire :

Avantages et calcul de la puissance du registre de chauffage :

Si vous avez besoin de chauffer une grande pièce, un registre constitué de tuyaux en acier à paroi lisse est idéal pour cela.Si vous avez les compétences nécessaires pour effectuer des travaux de soudage, il n'est pas difficile d'assembler une telle batterie faite maison de vos propres mains. Il vous suffit de calculer avec précision les paramètres de cet appareil et de sélectionner les produits de tuyauterie appropriés.

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