Verwarmingsregisters: soorten constructies, parameterberekening en installatiekenmerken

Er bestaan enorm veel verschillende batterijen qua constructie en materiaal voor verwarmingssystemen van woon- en bedrijfsruimtes. Maar verwarmingsregisters onderscheiden zich hierin door hun hoge warmteafgifte-efficiëntie en eenvoudige zelfmontage.

Qua uiterlijk en constructie lijken deze warmtewisselaars op gewone spiraalvormige handdoekradiatoren, maar qua afmetingen overtreffen ze de equivalenten voor badkamers ruimschoots.

In het door ons gepresenteerde artikel worden de soorten verwarmingsregisters in detail besproken, alsook de bijzonderheden van de installatie van dergelijke apparatuur.

Varianten van verwarmingsregisters uit buizen

Een verwarmingsregister is een klassieke water-luchtwarmtewisselaar. In de meeste gevallen is het gemaakt van een gladde metalen buis. Deze kan enkelvoudig zijn of als een reeks van meerdere pijpsegmenten die horizontaal boven elkaar zijn geplaatst. Daarnaast komen ook constructies met lamellen voor.

Een verwarmingstoestel dat alleen uit een gladde buis bestaat, is gemakkelijker schoon te maken bij regelmatige reiniging. Het heeft geen lamellen of smalle plekken die moeilijk met een doek zijn af te vegen. Daardoor ontstaan er op zo'n register geen 'kolonies' van stof en vuil. In dit opzicht wint het ruimschoots van de nu wijdverbreide paneelsectieradiatoren.

Gewoonlijk worden verwarmingsregisters geïnstalleerd in garages, magazijnen, werkplaatsen, ziekenhuizen en scholen – dat wil zeggen in ruimtes met verhoogde eisen aan brandveiligheid en hygiëne.

Qua efficiëntie van warmteafgifte en verwarmingskosten doet een pijpregister niet onder voor gewone radiatoren, en overtreft het ze vaak. De totale warmteoverdrachtsoppervlakte is in beide gevallen ongeveer gelijk, alleen in het beschouwde apparaat stroomt het verwarmingsmedium door een breed kanaal.

De hydraulische weerstand is in deze situatie veel lager dan die in een standaardradiator met meerdere paneelsecties. En dit heeft direct invloed op de energiekosten voor het circuleren van water in een dergelijk verwarmingscircuit.

Soorten op basis van de constructievorm

Qua uiterlijk ziet een verwarmingsregister er niet erg elegant uit. Maar het is goedkoop en eenvoudig te vervaardigen. En als u wat moeite doet, kunt u zo'n verwarming-warmtewisselaar best in het interieur van zelfs een woonkamer opnemen.

In binnenlandse plattelandshuizen werd tot voor kort dit type verwarmingssysteem bijna overal toegepast. In de Sovjettijd waren paneelradiatoren niet verkrijgbaar, maar een brede buis was niet zo moeilijk te krijgen.

Daarna was alleen een lasapparaat nodig. De verkregen buisverwarmer wordt eenvoudig en snel door middel van lassen verbonden met de waterwarmtewisselaar in de houtkachel. Lees meer over de technologie van het vervangen van radiatoren met gaslassen verder.

Hoe dichter bij de rand de verticale aansluitingen in een sectioneel register zich bevinden, hoe hoger de warmteafgifte van het apparaat – het water aan de uiteinden van de horizontale buizen wordt langzamer ververst dan in gedeelten met directe stroming van het verwarmingsmedium.

Alle soorten verwarmingsregisters worden in twee groepen verdeeld:

1. Sectionele.
2. Spiraalvormige (S-vormige).

In het eerste geval worden de horizontale buizen onderling verbonden door dwarsaansluitingen met een kleinere doorsnede, en in het tweede door bogen van dezelfde diameter.

Beide opties vereisen grote hoeveelheden laswerk. Een spiraalvormig apparaat kan ook worden gemaakt door één buis te buigen. Echter, niet elk stalen buisproduct met een grote diameter kan op die manier worden gebogen. Het is veel eenvoudiger om kant-en-klare bogen te nemen en deze aan de horizontale segmenten van het register te lassen.

In een apparaat met een 'draad'-verbinding (de aansluitingen zijn afwisselend rechts/links geplaatst) zijn er geen zones met koud verwarmingsmedium, het water stroomt hier geleidelijk door alle buizen.

Bij het verbinden van de horizontale delen van een sectioneel register met een 'kolom'-verbinding worden de dwarsaansluitingen aan beide uiteinden ingelast. De circulatie van het verwarmingsmedium in dergelijke verwarmingsapparaten verloopt volgens een parallel schema. Als gevolg hiervan kunnen sommige zones onvoldoende warmte krijgen. Heet water stroomt eenvoudigweg naar het onderste segment voordat het het verre uiteinde bereikt.

In een 'draad'-verbinding, waar het verwarmingsmedium alle delen van het register doorloopt, treden dergelijke problemen niet op. In dit opzicht lijkt dit register in veel opzichten op een spiraal. Alleen beweegt het water er van de inlaat naar de uitlaat van de radiator door buizen met verschillende doorsneden.

Spiralen kunnen meerdere bochten hebben, in dat geval worden op sommige plaatsen vaak dwarsinzetstukken van hoekijzer of dikke staaf gemaakt om de constructie te versterken.

Als er geen kant-en-klare bogen voor een S-vormig register voorhanden zijn, is het beter om zelf een sectioneel apparaat te maken. Het is buitengewoon moeilijk om een buis met een grote doorsnede precies te buigen zonder speciale apparatuur. De enige praktische optie is om het metaal met gaslassen te verhitten en voorzichtig te buigen. Maar hierbij bestaat het risico dat de buiswanden aan sterkte verliezen.

Tot het sectionele type behoort ook het register met een paar zijcollectoren. Ze worden gemaakt van buizen met dezelfde diameter als de hoofddelen en fungeren als dwarsaansluitingen. In dit geval beweegt het water niet van boven naar beneden, maar van links naar rechts (of andersom).

Varianten op basis van fabricagemateriaal

Meestal maken thuisklussers zelf verwarmingsregisters van stalen buizen. De belangrijkste voordelen van deze optie zijn de lage prijs, de beschikbaarheid van het materiaal en de relatieve eenvoud van het lassen.

Naast ronde buizen kan een verwarmingsregister ook worden gemaakt van het geprofileerde equivalent – de hydraulische weerstand wordt iets anders, maar dat is het enige verschil.

In fabrieksomstandigheden worden registers vervaardigd uit:

• staal;
• aluminium;
• koper;
• gietijzer.

Op het gebied van warmteafgifte en duurzaamheid leidt de koperen variant. Maar bij grote afmetingen zal zo'n verwarming een flinke duit kosten. Het aluminium apparaat staat achter qua warmtegeleiding, maar is aanzienlijk goedkoper.

Het meest gangbare en goedkope type verwarmingsregister is stalen. Dit is echter ook de minst efficiënte optie voor warmteoverdracht van water naar lucht van alle in winkels voor verwarmingstechniek verkrijgbare.

De warmtegeleidingscoëfficiënt van verschillende staalsoorten varieert tussen 45–48 W/(m*K). Bij gietijzer ligt dit rond 60, bij aluminium 200–240 en bij koper ongeveer 400 W/(m*K). Staal verliest op deze technische parameter van alle andere.

Bij de keuze van stalen buizen moet de voorkeur worden gegeven aan producten van koolstofstaal; deze zijn het sterkst en bestand tegen hoge temperaturen.

Gietijzer en aluminium worden doorgaans alleen gebruikt bij de fabrieksmatige productie van registers. Het is te moeilijk om deze metalen zelf in eigen beheer te lassen. Hetzelfde geldt voor roestvrij staal of gegalvaniseerd staal, dus buizen van deze materialen kunt u beter niet nemen. Ze zijn moeilijker te lassen en hun warmteafgifte is lager dan die van de gewone zwarte variant.

Als u ervaring hebt met het lassen van koperen oppervlakken, is het niet al te problematisch om een register van dergelijke buizen te maken. Vanwege de hoge warmteoverdracht kunt u ze nemen met een kleinere diameter dan bij de keuze voor een stalen variant. Zo wordt het verwarmingsapparaat goedkoper.

Koper heeft echter een ernstig nadeel: de behoefte aan een neutrale en schone warmtedrager. Als er in het verwarmingssysteem 'vuil' water met onzuiverheden circuleert, kunt u een lange levensduur van een dergelijke radiator vergeten.

Een soortgelijk probleem wordt ook vaak waargenomen door de aanwezigheid in het systeem van elementen van metalen die niet compatibel zijn met koper. Als u geen reeks preventieve maatregelen neemt, zal een dergelijk register door elektrochemische corrosie niet lang meegaan.

Apparaten met ingebouwd verwarmingselement

De standaardvariant van het register impliceert aansluiting op de verwarmingsbuizen van een centraal systeem of met een boiler voor waterverwarming. Maar er bestaan ook volledig autonome apparaten. In een van de onderste buizen is een verwarmingselement ingebouwd dat wordt gevoed door het elektriciteitsnet van 220 V.

Wat betreft constructie en werkingsprincipe is het verwarmingselement in het register een gewone elektrische dompelaar die werkt op een standaard enkelfasig stopcontact.

Het vermogen van het waterverwarmende element kan variëren van 1 tot 6 kW, afhankelijk van het interne volume van de warmtewisselaar. Zo'n verwarmingstoestel wordt vaak uitgerust met een circulatiepomp, zodat de warmtedrager alle delen ervan bereikt.

Een dergelijk autonoom register wordt vaak gebruikt als extra warmtebron, die alleen wordt ingeschakeld bij strenge vorst. Bij niet al te lage buitentemperaturen wordt de ruimte verwarmd door het algemene verwarmingssysteem. Naast water kan er ook antivries in het elektrische register worden gegoten.

Op onze website staat een artikel waarin we de selectiekenmerken en fijne kneepjes van het aansluiten van verwarmingselementen voor verwarmingsradiatoren in detail hebben beschreven. Meer informatie – gaat u naar de link.

Berekening van de verwarmingsconstructie

Eerst moet het benodigde verwarmingsvermogen voor de specifieke ruimte worden berekend.

Volgens de regels dient een dergelijke thermische berekening te worden uitgevoerd met inachtneming van:

• de oppervlakte en oriëntatie van de buitenmuren (in zuidelijke zonrichting of niet);
• de kubieke inhoud van de te verwarmen ruimte;
• het niveau van de maximaal mogelijke negatieve temperaturen in de regio;
• de mate van thermische isolatie van de muren die naar buiten gericht zijn;
• de aanwezigheid van een andere verwarmde ruimte eronder en/of erboven;
• het aantal, de oppervlakte en het type geïnstalleerde ramen;
• de aanwezigheid/afwezigheid van deuren die direct naar buiten openen.

Door bouwnormen wordt zelfs aanbevolen om de heersende windrichting in de winter in aanmerking te nemen. Aan de windzijde van de muur zullen de warmteverliezen gedurende de winterperiode aanzienlijk hoger zijn.

Vereenvoudigd wordt voor een ruimte met een plafondhoogte van ongeveer 2,7 meter het benodigde verwarmingsvermogen berekend door de oppervlakte van de kamer te vermenigvuldigen met 100 W.

Als de plafonds in de ruimte zich op een hoogte van 3 meter of hoger bevinden, dan moet voor de vereenvoudigde berekening de kubieke inhoud van de verwarmde ruimte worden vermenigvuldigd met 34 of 41 W. De eerste coëfficiënt wordt gebruikt voor bakstenen gebouwen en de tweede voor constructies van gewapend beton.

Een paar getallen vermenigvuldigen is niet moeilijk. Maar men moet zich er duidelijk van bewust zijn dat dergelijke voorwaardelijke berekeningen ver verwijderd kunnen zijn van de werkelijke cijfers, omdat er hier nogal wat nuances zijn.

De beste uitweg is om de benodigde berekening bij een specialist te bestellen, die alle parameters van de ruimte in aanmerking neemt. Warmteverliezen treden op via muren, ramen, vloer, plafond en zelfs ventilatie. Om nauwkeurige cijfers te krijgen, moet alles zonder uitzondering worden meegenomen.

Vervolgens moeten de afmetingen van de buizen voor het verwarmingsregister worden berekend. Hiervoor dient de volgende formule te worden gebruikt:

Q= K* St*dt

letteraanduidingen:

• Q – thermisch vermogen van het register;
• K – warmteoverdrachtscoëfficiënt, afhankelijk van het materiaal van de buis;
• St – warmteoverdrachtsoppervlak (gelijk aan PI vermenigvuldigd met de diameter en lengte van de buis);
• dt – temperatuurverschil.

Dus, als u Q en dt kent, hoeft u alleen nog de diameter van de buis en de totale lengte ervan te kiezen. Vervolgens, afhankelijk van de constructie van het register, kan deze leiding worden opgedeeld in meerdere segmenten, die later met dwarsverbindingen worden verbonden. Om de berekeningen niet te ingewikkeld te maken, kunt u de warmteafgifte van deze dwarsverbindingen beter niet meenemen.

Het getal dt wordt op zijn beurt berekend op basis van de gewenste temperatuur in de ruimte (Tv) en de waarden van de aanvoer (Tp) en retour (To) – dus dt=(Tp+To)/2-Tv

Bij een slangvormige aansluiting van de buizen krijgt elk volgend horizontaal segment ongeveer 10% minder thermische energie dan het bovenliggende segment. Elk dergelijk segment van de registerleiding moet als een afzonderlijke radiator worden beschouwd. De warmtedrager koelt tijdens het stromen door deze segmenten geleidelijk en onvermijdelijk af, de warmte gaat naar de ruimte.

Een andere parameter is de afstand tussen de horizontale secties (hoofdleidingen), die de hoogte van een afzonderlijke aansluiting weergeeft. Als deze opening te klein wordt gemaakt, zullen de warmtestromen van boven en onder elkaar gaan overlappen, wat een negatief effect op elkaar heeft.

Dit getal moet zo worden gekozen dat het iets groter is dan de diameter van de buis. Dan is de efficiëntie van het register maximaal.

Meer gedetailleerde berekeningen van het vermogen van verwarmingsradiatoren en hun aantal kunt u lezen hier.

Kenmerken van de installatie

Er is niets bijzonder ingewikkelds aan het installeren van een verwarmingsregister. Moeilijkheden zijn alleen mogelijk bij het lassen van afzonderlijke buizen. Als u niet veel ervaring heeft met laswerk, kunt u beter eerst oefenen. Bij aanschaf van een kant-en-klaar apparaat van de fabriek zouden er geen problemen met de installatie mogen zijn.

Het ophangen van een buisregister aan de muren gebeurt met sterke beugels (haken). Als het op de vloer wordt geplaatst, zijn ijzeren poten voldoende. Het is belangrijk te onthouden dat de betreffende stalen verwarmer behoorlijk zwaar is. Daarnaast komt nog het gewicht van het water erin, dus de bevestigingen en steunen moeten zeer betrouwbaar zijn.

De uiteinden van de sectiebuis worden afgesloten met speciale bolvormige doppen of worden gelast met kleine stalen rondjes, uitgesneden uit plaatijzer. Fittingen met buitendraad voor het plaatsen van een ontluchtingskraan en aansluiting op het verwarmingssysteem worden direct in de buiswand of in de eindplaat gesneden.

Het oppervlak van de stalen radiator moet worden bedekt met hittebestendige verf. Hierdoor wordt het apparaat niet alleen esthetischer, maar krijgt het ook extra corrosiebescherming.

Een gedetailleerde handleiding voor het zelf maken van verwarmingsregisters kunt u lezen in dit materiaal.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

De onderstaande videomaterialen helpen u alle nuances van de berekeningen van een verwarmingsregister en de installatie ervan in een ruimte te begrijpen.

Technologie voor het vervaardigen van een register van een rechthoekige profielbuis:

Voordelen en vermogensberekening van een verwarmingsregister:

Als u een ruimte met een groot volume moet verwarmen, dan is een register van gladde stalen buizen hiervoor ideaal. Als u over lasvaardigheden beschikt, is het eenvoudig om zo'n zelfgemaakte radiator in elkaar te zetten. U hoeft alleen de parameters van dit apparaat nauwkeurig te berekenen en de juiste buisproducten te kiezen.

Heeft u nog vragen, heeft u fouten gevonden of heeft u waardevolle informatie die u kunt delen met de bezoekers van onze website? Laat dan uw opmerkingen achter, stel uw vragen in het feedbackformulier dat onder het artikel staat.