Heizungsregister: Bauarten, Parameterberechnung, Montagebesonderheiten

Es gibt eine große Anzahl verschiedener Heizkörper für Heizsysteme von Wohn- und Nichtwohngebäuden, die sich in Konstruktion und Material unterscheiden. Aber Heizregister zeichnen sich unter ihnen durch ihre hohe Wärmeübertragungseffizienz und die einfache Eigenmontage aus.

Äußerlich und konstruktiv ähneln diese Wärmetauschergeräte den üblichen Heizschlangen von Handtuchheizkörpern, aber in der Größe übertreffen sie die Modelle für Badezimmer deutlich.

In diesem Artikel werden die Arten von Heizregistern im Detail behandelt, und wir gehen auch auf die Besonderheiten der Montage solcher Geräte ein.

Varianten von Heizregistern aus Rohren

Ein Heizregister ist ein klassischer Wasser-Luft-Wärmetauscher. In den meisten Fällen besteht es aus einem glattwandigen Metallrohr. Dieses kann einzeln oder als eine Reihe von mehreren Rohrabschnitten, die horizontal übereinander angeordnet sind, ausgeführt sein. Dabei gibt es auch einzelne Konstruktionen mit Rippen.

Ein Heizgerät, das nur aus einem glattwandigen Rohr besteht, lässt sich bei regelmäßigen Reinigungen leichter waschen. Es hat keine Lamellenrippen oder engen Stellen, die mit einem Lappen schwer abzuwischen sind. Dadurch bilden sich auf einem solchen Register keine 'Kolonien' von Staub und Schmutz. In dieser Hinsicht ist es den heutzutage weit verbreiteten Platten- und Sektionsheizkörpern weit überlegen.

Üblicherweise werden Heizregister in Garagen, Lagern, Werkstätten, Krankenhäusern und Schulen installiert – also in Räumen mit erhöhten Anforderungen an den Brand- und Gesundheitsschutz.

Was die Effizienz der Wärmeabgabe und die Heizkosten betrifft, steht ein Rohrregister herkömmlichen Heizkörpern in nichts nach und übertrifft sie oft sogar. Die gesamte Wärmeübertragungsfläche ist in beiden Fällen annähernd gleich, nur dass in dem betrachteten Gerät das Kühlmittel durch einen breiten Kanal fließt.

Der hydraulische Widerstand ist in diesem Fall viel geringer als in einem Standardheizkörper aus mehreren Paneelsektionen. Dies wirkt sich direkt auf die Energiekosten für das Pumpen von Wasser durch einen solchen Heizkreislauf aus.

Arten nach Konstruktionsform

Äußerlich sieht ein Heizregister nicht besonders elegant aus. Dafür ist es günstig und einfach herzustellen. Und wenn man sich ein wenig Mühe gibt, lässt sich ein solcher Heizkörper-Wärmetauscher durchaus in die Einrichtung sogar eines Wohnzimmers integrieren.

In heimischen ländlichen Häusern wurde diese Art von Heizsystem bis vor kurzem fast überall verwendet. In der Sowjetzeit waren Plattenheizkörper nicht erhältlich, aber ein breites Rohr zu bekommen war nicht so schwierig.

Danach wurde nur noch ein Schweißgerät benötigt. Der erhaltene Rohrheizkörper wird mit dem Wasser-Wärmetauscher im Inneren des Holzofens durch einfaches und schnelles Schweißen verbunden. Weitere Informationen zur Technik des Austauschs von Heizkörpern mittels Gasschweißen finden Sie hier.

Je näher die vertikalen Rohrstutzen in einem Sektionsregister am Rand angeordnet sind, desto höher ist die Wärmeabgabe des Geräts – das Wasser an den Enden der horizontalen Rohre wird langsamer erneuert als in Abschnitten mit direktem Kühlmittelfluss.

Alle Arten von Heizregistern werden in zwei Gruppen unterteilt:

1. Sektionsregister.
2. Schlangen (S-förmig).

Im ersten Fall werden die waagerechten Rohre durch Querstutzen mit kleinerem Querschnitt miteinander verbunden, im zweiten Fall durch Bögen mit demselben Durchmesser.

Beide Varianten erfordern ein hohes Maß an Schweißarbeiten. Ein Schlangenregister kann auch durch Biegen eines einzelnen Rohres hergestellt werden. Allerdings kann nicht jedes Stahlrohr mit großem Durchmesser auf diese Weise gebogen werden. Viel einfacher ist es, fertige Bögen zu nehmen und sie an die waagerechten Segmente des Registers anzuschweißen.

Bei einem Gerät mit einer «Faden»-Verbindung (die Stutzen sind abwechselnd rechts/links angeordnet) gibt es keine Zonen mit kaltem Kühlmittel, das Wasser durchläuft hier allmählich alle Rohre.

Bei der Verbindung der waagerechten Abschnitte eines Sektionsregisters mit einer «Säulen»-Verbindung werden die Querstutzen an beiden Enden eingeschweißt. Die Zirkulation des Kühlmittels in einem solchen Heizgerät erfolgt nach einem parallelen Schema. Infolgedessen können einzelne Zonen darin nicht ausreichend Wärme erhalten. Heißes Wasser fließt einfach früher in das untere Segment, bevor es das entfernte Ende erreicht.

Bei einem «Faden», bei dem das Kühlmittel alle Abschnitte des Registers durchläuft, treten derartige Probleme nicht auf. In dieser Hinsicht ähnelt dieses Register in vielerlei Hinsicht einem Schlangenregister. Nur bewegt sich das Wasser darin vom Eingang zum Ausgang des Heizkörpers durch Rohre mit unterschiedlichem Querschnitt.

Schlangen können mehrere Biegungen haben; in diesem Fall werden an mehreren Stellen oft Quereinsätze aus Winkelprofil oder dickem Stab zur Verstärkung der Konstruktion angebracht.

Wenn keine fertigen Bögen für ein S-förmiges Register zur Hand sind, ist es besser, ein Sektionsgerät selbst zu bauen. Ein Rohr mit großem Querschnitt ohne spezielle Ausrüstung gerade zu biegen, ist äußerst schwierig. Die praktisch einzige Möglichkeit besteht darin, das Metall mit Gasschweißen zu erhitzen und es vorsichtig zu biegen. Dabei besteht jedoch die Gefahr, dass die Rohrwandung an Festigkeit verliert.

Zum Sektionstyp gehört auch ein Register mit einem Paar seitlicher Kollektoren. Diese werden aus einem Rohr mit demselben Durchmesser wie die Hauptabschnitte hergestellt und übernehmen die Rolle von Querstutzen. Das Wasser bewegt sich in diesem Fall nicht von oben nach unten, sondern von links nach rechts (oder umgekehrt).

Varianten nach Herstellungsmaterial

Am häufigsten stellen Hobbyhandwerker Heizungsregister aus Stahlrohren selbst her. Die Hauptvorteile dieser Variante sind die geringen Kosten, die Verfügbarkeit des Materials und die relative Einfachheit des Schweißens.

Neben dem Rundrohr kann ein Heizregister auch aus dessen profiliertem Gegenstück hergestellt werden – der Strömungswiderstand wird etwas anders sein, aber das ist auch schon alles.

In Fabriken werden Register hergestellt aus:

• Stahl;
• Aluminium;
• Kupfer;
• Gusseisen.

In Bezug auf Wärmeabgabe und Langlebigkeit führt die Kupfervariante. Bei großen Abmessungen ist ein solcher Heizkörper jedoch recht teuer. Ein Aluminiumgerät steht ihm in Bezug auf die Wärmeleitfähigkeit nach, ist aber deutlich günstiger.

Die gängigste und günstigste Art von Heizregistern ist aus Stahl. Allerdings ist dies auch die Variante mit der geringsten Effizienz bei der Wärmeübertragung von Wasser an Luft von allen im Fachhandel erhältlichen.

Die Wärmeleitfähigkeit verschiedener Stähle liegt im Bereich von 45–48 W/(m*K). Bei Gusseisen liegt sie bei etwa 60, bei Aluminium bei 200–240 und bei Kupfer bei etwa 400 W/(m*K). Stahl ist in diesem technischen Parameter allen unterlegen.

Bei der Auswahl von Stahlrohren ist Produkten aus Kohlenstoffstahl der Vorzug zu geben, sie sind am robustesten und temperaturbeständigsten.

Gusseisen und Aluminium werden in der Regel nur bei der Herstellung von Registern in Fabriken verwendet. Diese Metalle im Heimwerkerbereich selbst zu schweißen, ist zu kompliziert. Gleiches gilt für Edelstahl oder verzinkten Stahl, daher sollte man Rohre aus diesen Materialien besser nicht verwenden. Sie sind schwieriger zu schweißen und ihre Wärmeabgabe ist geringer als bei der üblichen schwarzen Variante.

Mit Erfahrung im Schweißen von Kupferoberflächen ist die Herstellung eines Registers aus solchen Rohren nicht allzu problematisch. Aufgrund der hohen Wärmeübertragungswerte können sie mit einem kleineren Durchmesser gewählt werden als bei der Stahlvariante. So wird das Heizgerät günstiger.

Allerdings hat Kupfer hier einen gravierenden Nachteil – die Notwendigkeit eines neutralen und sauberen Wärmeträgers. Wenn im Heizsystem ‚schmutziges‘ Wasser mit Verunreinigungen zirkuliert, kann man von einer langen Lebensdauer eines solchen Heizkörpers nur träumen.

Ein ähnliches Problem tritt auch häufig aufgrund des Vorhandenseins von Elementen aus mit Kupfer inkompatiblen Metallen im System auf. Wenn nicht eine Reihe von Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, wird ein solches Register aufgrund von elektrochemischer Korrosion nicht lange halten.

Geräte mit eingebautem Heizstab

Die Standardvariante eines Registers sieht vor, dass es an die Heizungsrohre einer Zentralheizung oder an einen Warmwasserbereiter angeschlossen wird. Es gibt aber auch vollständig autonome Geräte. In eines der unteren Rohre wird ein Heizelement eingebaut, das mit 220 V Strom versorgt wird.

Vom Aufbau und Funktionsprinzip her ist das Heizelement in einem Register ein gewöhnlicher elektrischer Tauchsieder, der an einer normalen einphasigen Steckdose betrieben wird.

Die Leistung des wassererhitzenden Elements kann je nach Innenvolumen des Wärmetauschers zwischen 1 und 6 kW variieren. Ein solches Heizgerät wird oft mit einer Umwälzpumpe ausgestattet, damit das Kühlmittel alle seine Bereiche erreicht.

Ein solches autonomes Register wird häufig als zusätzliche Wärmequelle eingesetzt, die nur bei starkem Frost eingeschaltet wird. Bei nicht zu niedrigen Außentemperaturen erfolgt die Raumheizung über das allgemeine Heizsystem. Neben Wasser kann in das elektrische Register auch Frostschutzmittel eingefüllt werden.

Auf unserer Website gibt es einen Artikel, in dem wir die Auswahlkriterien und die Feinheiten des Anschlusses von Heizpatronen für Heizkörper detailliert beschrieben haben. Weitere Details finden Sie unter dem Link.

Berechnung der Heizgerätekonstruktion

Zunächst muss die erforderliche Heizleistung für den konkreten Raum berechnet werden.

Gemäß den Regeln sollte eine solche wärmetechnische Berechnung unter Berücksichtigung der folgenden Faktoren erfolgen:

• der Fläche und Ausrichtung der Außenwände (in südlicher, sonniger Richtung oder nicht);
• des Rauminhalts des beheizten Raumes;
• des Niveaus der maximal möglichen negativen Temperaturen in der Region;
• des Grades der Wärmedämmung der zur Straße hin ausgerichteten Wände;
• des Vorhandenseins eines weiteren beheizten Raumes darunter und/oder darüber;
• der Anzahl, Fläche und Art der installierten Fenster;
• des Vorhandenseins/Fehlens von Türen, die direkt zur Straße öffnen.

Die Baunormen empfehlen sogar, die vorherrschende Windrichtung im Winter zu berücksichtigen. Auf der Luvseite der Wand sind die Wärmeverluste im Winter von vornherein höher.

Vereinfacht wird für einen Raum mit einer Deckenhöhe von etwa 2,7 Metern die erforderliche Heizleistung durch Multiplikation der Raumfläche mit 100 W berechnet.

Wenn die Decken im Raum auf einer Höhe von 3 Metern oder mehr liegen, sollte für die vereinfachte Berechnung der Rauminhalt des beheizten Raumes mit 34 oder 41 W multipliziert werden. Der erste Koeffizient gilt für Ziegelgebäude, der zweite für Stahlbetonbauten.

Ein paar Zahlen zu multiplizieren ist nicht schwer. Man muss sich jedoch klar darüber sein, dass solche Näherungsberechnungen weit von den tatsächlichen Werten entfernt sein können, da es hier viele Nuancen gibt.

Die beste Lösung ist, die erforderliche Berechnung bei einem Fachmann in Auftrag zu geben, der alle Parameter des Raumes berücksichtigt. Wärmeverluste treten durch Wände, Fenster, Boden, Decke und sogar die Lüftung auf. Für genaue Zahlen müssen ausnahmslos alle Faktoren berücksichtigt werden.

Als nächstes müssen die Rohrabmessungen für das Heizregister berechnet werden. Dazu ist folgende Formel zu verwenden:

Q= K* St*dt

Buchstabenbezeichnungen:

• Q – Heizleistung des Registers;
• K – Wärmeübergangskoeffizient, abhängig vom Rohrmaterial;
• St – Wärmeübertragungsfläche (entspricht Pi multipliziert mit dem Durchmesser und der Länge des Rohrs);
• dt – Temperaturdifferenz.

Wenn Sie also Q und dt kennen, müssen Sie nur noch den Rohrdurchmesser und die Gesamtlänge auswählen. Abhängig von der Konstruktion des Registers können Sie diese Rohrleitung dann in mehrere Abschnitte unterteilen, die später durch Querstücke verbunden werden. Die Wärmeabgabe der Letzteren sollten Sie besser nicht berücksichtigen, um die Berechnungen nicht zu verkomplizieren.

Der Wert dt wiederum wird anhand der erforderlichen Raumtemperatur (Tv) und der Temperaturen im Vorlauf (Tp) und Rücklauf (To) berechnet – also dt = (Tp + To) / 2 - Tv.

Wenn die Rohre in Schlangenform angeschlossen werden, erhält jedes folgende horizontale Segment etwa 10 % weniger Wärmeenergie als das darüber liegende. Jeden solchen Abschnitt der Registerrohrleitung sollten Sie als einzelnen Heizkörper betrachten. Das Wärmeträgermedium kühlt sich beim Durchströmen allmählich und unvermeidlich ab, die Wärme geht in den Raum.

Ein weiterer Parameter ist der Abstand zwischen den horizontalen Abschnitten (Hauptrohren), der die Höhe der einzelnen Abzweigrohre widerspiegelt. Wenn Sie diesen Abstand zu klein machen, beginnen sich die Wärmeströme von oben und unten zu überlappen und wirken sich negativ aufeinander aus.

Diesen Wert sollten Sie so wählen, dass er etwas größer als der Rohrdurchmesser ist. Dann ist die Effizienz des Registers maximal.

Detailliertere Berechnungen der Heizleistung von Heizkörpern und ihrer Anzahl finden Sie hier.

Besonderheiten bei der Montage

Die Installation eines Heizregisters ist nichts besonders Kompliziertes. Schwierigkeiten können nur beim Zusammenschweißen einzelner Rohre auftreten. Wenn Sie keine große Erfahrung mit Schweißarbeiten haben, sollten Sie vorher üben. Beim Kauf eines fertigen Geräts aus dem Werk sollten keine Montageprobleme auftreten.

Das Aufhängen des Rohrregisters an Wänden erfolgt mit stabilen Halterungen (Haken). Wenn es auf dem Boden aufgestellt wird, reichen auch eiserne Füße aus. Denken Sie daran, dass das betreffende Heizgerät aus Stahl recht schwer ist. Hinzu kommt noch das Gewicht des Wassers im Inneren, daher müssen die Befestigungen und Ständer extrem zuverlässig sein.

Die Stirnseiten der Rohrabschnitte werden mit speziellen kugelförmigen Verschlusskappen verschlossen oder unter Verwendung kleiner, aus Blech geschnittener Stahlkreise verschweißt. Anschlussstutzen mit Außengewinde für den Einbau eines Entlüftungshahns und den Anschluss an das Heizsystem werden direkt in die Rohrwandungen oder in die Stirnplatte eingeschweißt.

Die Oberfläche des aus Stahl gefertigten Heizkörpers sollte mit hitzebeständiger Farbe gestrichen werden. Dadurch wird das Gerät nicht nur optisch ansprechender, sondern erhält auch einen zusätzlichen Korrosionsschutz.

Eine ausführliche Anleitung zum Bau von Heizungsregistern in Eigenregie finden Sie in diesem Artikel.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

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

Technologie der Herstellung eines Registers aus einem rechteckigen Profilrohr:

Vorteile und Berechnung der Leistung eines Heizregisters:

Wenn Sie einen großen Raum mit hohem Rauminhalt beheizen müssen, ist ein Register aus glattwandigen Stahlrohren dafür ideal geeignet. Wenn Sie über Kenntnisse in der Schweißarbeit verfügen, ist es nicht schwer, einen solchen selbstgebauten Heizkörper selbst zusammenzubauen. Sie müssen lediglich die Parameter dieses Geräts genau berechnen und die passenden Rohrprodukte dafür auswählen.

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