Особенности и пример расчета электрического нагревательного кабеля для водопроводных труб. Зимняя защита для водопровода: саморегулирующий греющий кабель
Широко используемый греющий кабель для труб препятствует замерзанию протекающей внутри трубопровода жидкости. Неприятных последствий возникновения ледяных «заторов», приводящих к необратимым разрывам труб, можно избежать, если установить внутри или снаружи них такие нагревательные системы.
Что такое греющий кабель для труб?
Греющий кабель для обогрева труб нагревается от действия проходящего электрического тока и является основной составляющей частью системы, призванной не допустить размораживания труб наружных систем коммуникаций.
В основе работы кабеля лежит преобразование энергии электрической в энергию тепловую. Характерной особенностью этих изделий можно назвать то, что они не переносят энергию, а лишь принимают её, преобразуя электроэнергию в тепло без использования окислителя или топлива.
Основная характеристика греющего кабеля – удельное тепловыделении, измеряемое в Вт/м, – показывает ту мощность, которая выделяется на единицу его длины.
Секции нагревающего кабеля имеют разную длину. Это может быть отрезок в несколько сантиметров, или же достаточно длинный – несколько сотен метров. Всё зависит от нужд потребителей.
Конструкция греющего кабеля
Составляющие нагревательного кабеля:
- Внутренняя жила – главный элемент. Изготавливается из сплава, обладающего хорошим электрическим сопротивлением.
- Защитная оболочка главной жилы – полимерный изолирующий материал, снабжённый сплошным экраном из алюминия или экранирующей медной проволочной сеткой.
- Общая оболочка из поливинилхлорида, призванная обеспечить надёжную защиту всех составных частей кабеля от воздействия окружающей среды.
На рынке представлены различные виды греющих кабелей. Цена их зависит от количества внутренних жил. Наиболее дешёвые – одножильные кабели – имеют самую простую конструкцию. Недостатком их является то, что у них нет защиты от электромагнитного излучения, которое предусмотрено в двух- и трёхжильных кабелях, имеющих дополнительную токопроводящую жилу.
Основные виды греющего кабеля для труб
Резистивный греющий кабель
Принцип работы резистивного нагревательного кабеля, состоящего из заключённой в изоляцию металлической жилы:
Не забывайте следить за ходом температуры, чтобы не допустить перегорания нагревающей системы.
- Внутри или на поверхности трубы проложен нагревающий кабель.
- Датчики температуры устанавливаются на трубе.
- При падении значения температуры ниже заданного уровня происходит автоматическое включение обогрева: ток нагревает проводники, которые, в свою очередь, передают тепло трубам.
- После достижения нужной температуры происходит отключение системы
Максимально эффективная работа греющего кабеля и равномерное распределение тепла обеспечивается при дополнительном наличии хорошей изоляции трубы.
Саморегулирующийся греющий кабель
Трубы с греющим кабелем – ИЗОПЭКС, а также другие виды современных труб для наружных коммуникаций – комплектуются саморегулирующейся системой, которая была создана как альтернатива резистивной.
Саморегулирующийся обогревающий кабель – это несколько заключённых в полимерную оболочку проводников, очень чутко реагирующих на малейшие колебания температуры, благодаря изменению сопротивления. Понижение температуры, уменьшающее сопротивление, приводит к автоматическому увеличению выработки тока, вследствие чего происходит нагрев системы.
Такая система реагирует на минимальные термические изменения на любом участке трубопровода, то есть, и нагрев в разных частях кабеля может быть совершенно разным, в зависимости от ситуации. Такое свойство кабеля позволяет использовать его с максимальной энергоэффективностью.
Некоторые особенности, характеризующие греющий кабель саморегулирующийся для труб:
- Экономичность.
- Надёжная изоляция.
- Безопасность применения.
- Большой срок службы – до 40 лет.
- Возможность деления кабеля при монтаже на небольшие части, удобные для использования.
Установка греющего кабеля на трубу
Качественно проведённый монтаж нагревательного кабеля может обеспечить длительную безаварийную работу водопроводной, канализационной и другой подобной системы:
- Подготовка к монтажу. Очистка труб от ржавчины и грязи.
- Установка своими руками греющего кабеля по одному из вариантов:
- Монтаж одной или более параллельных нитей греющего кабеля непосредственно на трубу. Число нитей подбирается в зависимости от создания необходимой мощности.
- Монтаж кабеля по спирали. Более затратный вариант, применяемый при использовании труб небольшого диаметра и в случае наличия достаточно длинного греющего кабеля.
- Закрепление нагревательного кабеля на нижней части трубы, требующей обогрева, специальной лентой.
Совет! Старайтесь закрепить кабель так, чтобы он был как можно дальше от нижней части фланцев или иных соединительных элементов, способных пропускать воду. Это не допустит попадания жидкости на работающие элементы греющей системы в случае разгерметизации соединения.
- Монтаж теплоизоляции. Необходимо следить за тем, чтобы «холодный» конец греющего кабеля остался снаружи изоляционного слоя.
- Подведение питания от электрощита (розетки) к обогревающему кабелю. В случае, когда монтаж греющего кабеля на трубы осуществляется в месте, удалённом от электрощита, следует воспользоваться распаечной коробкой.
Дополнительное соблюдение некоторых условий позволит провести качественный монтаж обогревателя и получить наибольший эффект обогрева коммуникаций:
- Поскольку пластиковые трубы лишены алюминиевой прослойки, следует предварительно обернуть их фольгированным скотчем. После этого вся поверхность трубы будет нагреваться равномерно.
- Отрезки нагревающего кабеля, не превышающие 1,4 м в длину, следует монтировать к трубопроводным вентилям, фланцам крепления. Это даст возможность, в случае необходимости, легко провести разъединение системы труб.
- Нельзя допускать пересечения резистивного нагревающего кабеля во избежание его перегорания. Это не относится к саморегулирующемуся нагревательному кабелю, поскольку он негорюч.
- Необходимо обеспечить максимально возможную защиту нагревательной системы от влаги, используя для этого тепло- и гидроизоляцию.
Обязательно необходимо предусмотреть разметку на изоляции трубопровода с указанием необходимой информации о наличии нагревающего кабеля на трубах.
Применение обогрева трубопроводов с использованием нагревающих кабелей желательно при существовании опасности промерзания труб, когда трубопровод находится:
- в неотапливаемых помещениях;
- на небольшой глубине (до 1,5 метров);
- на открытом воздухе.
Местам входа труб в сооружения нужно также уделять особое внимание — именно здесь достаточно высокая вероятность промерзания.
Цели использования и виды обогревающих кабелей
Цели применения обогревающего кабеля
Кабель обогревающий для труб применяется при необходимости:
- Защиты от замерзания трубопроводов.
- Поддержания заданной вязкости и температуры жидкости.
- Предотвращения выпадения твердого осадка.
- Обеспечения необходимой скорости прохождения жидкости.
Основные виды кабелей
Существуют два типа кабелей, применяемых при обогреве труб:
- Резистивные имеют по всей длине постоянное сопротивление. Конструктивно такой подогревающий кабель для труб представляет собой внутреннюю жилу из материала с высоким сопротивлением, заключенную в пластиковую изоляцию, которая имеет медную оплетку.
Его обычно поставляют отрезками с определенной длиной, которые резать нельзя. Мощность такого кабеля равна 10-20 Ватт на погонный метр. К тому же он подлежит обязательному заземлению.
Для предупреждения перегрева резистивного кабеля и в результате его быстрого износа и выхода из строя, рекомендуется при его прокладке избегать возможных перехлестов и устанавливать термодатчики для отключения системы при определенной температуре нагрева.
- обладают переменным сопротивлением, изменяющимся в зависимости от температуры. Конструктивно такой нагревающий кабель для труб состоит из двух жил, которые разделяет токопроводящий полимер.
Такие кабели поставляются в виде готовых изделий, имеющих для включения в сеть электрическую вилку, и удобны для обогрева расположенных вне зданий трубопроводов, в частности водопроводного и канализационного. Есть также марки этого кабеля, которые можно резать на отрезки произвольной длины и соединять, используя муфты.
Устройство нагревающего кабеля
Способы расположения греющего кабеля
Размещение кабеля на трубопроводе возможно несколькими способами:
- Прокладка . Этот способ возможен не со всеми марками кабеля и эффективен не всегда. Есть специально сертифицированный кабель нагревающий для труб питьевых водопроводов.
- Прокладка одного кабеля поверх трубы по всей ее длине . В таком случае нагревающий элемент прокладывается в нижней части трубопровода, а термодатчик устанавливается сверху.
- Прокладка двух параллельных линий кабеля, когда это необходимо для достижения заданной выделяемой мощности.
- Прокладка кабеля по спирали. В этом случае предварительно в зависимости от параметров нагревающего элемента и заданной мощности рассчитывается шаг витка. Термодатчик размещается посередине между витками наверху трубы.
- Прокладка кабеля по волнистой линии. Этот способ используют, когда прогревочный кабель для труб имеет такую длину, которой недостаточно для прокладки двумя параллелями или спиралью.
При применении любого из способов прокладки кабеля поверх трубопровода, нагревающий элемент должен быть после монтажа покрыт теплоизоляцией.
Монтаж обогревающего кабеля
Прокладка нагревающего кабеля производится следующим образом:
- Прокладка начинается, когда завешены все основные работы по монтажу и проверке трубопровода.
- Установка измерительного оборудования и вентилей, проверка системы под давлением выполняется перед прокладкой кабеля.
- На съемное оборудование, замена которого возможна в процессе эксплуатации, оставляется допуск 1-2 метра кабеля.
- Кабель подогревающий для труб крепится к трубопроводу специальной клейкой лентой. Использование обычной изоленты категорически запрещено во избежание перегрева.
Применяется, как правило, алюминиевая лента, которая в случае укладки кабеля на пластиковую трубу, прокладывается также между трубой и нагревающим элементом. Кабель не должен соприкасаться ни с теплоизоляцией, ни с пластиком.
Возможно оборачивание алюминиевой фольгой всей трубы до и после прокладки нагревающего кабеля, что позволит дополнительно обеспечить максимально равномерное распределение выделяющегося тепла.
- Кабель прогревочный для труб может также крепиться к ним с интервалом 30-40 см по всей длине стекловолоконной лентой или специальными пластиковыми хомутами. Кабель термодатчика крепится таким же образом. Термодатчик необходимо располагать в верхней части кабеля, в точке минимально возможной ожидаемой температуры.
- Поверх проложенных кабелей необходимо установить слой теплоизоляции, а также при необходимости – гидроизоляции.
Проложив греющий кабель, вы навсегда забудете о такой проблеме, как замерзшие трубопроводы, и необходимость принятия мер по их разморозке. Смонтировав греющую систему правильно, вы, помимо прочего, сумеете существенно сэкономить на ее энергопотреблении.
Экстремальные морозы и недостаточно глубокое заложение систем водоснабжения могут привести к их выходу из строя. Защиту от замерзания может обеспечить кабельный подогрев. Его монтаж возможен, как на этапе заложения водопровода (наружная установка), так и в уже засыпанный трубопровод (внутренняя установка).
Надежный монтаж достигается за счет специальных крепежей. Автоматизированный обогрев водопроводных труб позволяет оптимизировать использование электроэнергии.
Cодержание статьи
Зачем греть трубы?
Используется обогрев труб для защиты их от замерзания в неблагоприятных условиях экстремальных зим. Подогрев трубопроводов канализации обязателен в следующих случаях:
- трубы проложены снаружи здания;
- магистраль лежит выше уровня промерзания почвы;
- есть места перехода трубопровода из подземной в наземную часть;
- он находится внутри неотапливаемого помещения (цоколя, чердака и т.д.).
Даже если магистраль проложена , есть риск ее замерзания в экстремально холодные зимы. Жидкость, транспортируемая по канализации, может не застыть полностью, но даже частичная кристаллизация способна привести к закупорке водопроводных сосудов.
Специальный кабель позволяет прогреть поверхность труб до оптимальной температуры и поддерживать заданные показатели на протяжении всего срока установления низких температур.
Как правило, система обогрева труб состоит из:
- кабеля подходящего типа;
- крепежей, обеспечивающих плотное прилегание кабеля к трубопроводу;
- силовых проводов, которые обеспечивают подключение системы к электроэнергии;
- электротехнических элементов (муфт, коробов, терморегуляторов).
Кабель может нагреваться до температуры в 120˚С. Однако, стоит помнить, что для пластиковых труб этот показатель пагубен.
В случае прокладки пластиковых трубопроводов стоит выбирать изделие мощностью не более 11 Вт/м магистрали.
Виды греющих кабелей
Греющий электрический кабель для обогрева труб отличается размером, мощностью и типом установки. Однако, монтажники выделяют два основных типа изделия:
- резистивный;
- саморегулирующийся.
Резистивный, нагревательный кабель состоит из двух жил. На их поверхность нанесена теплоизолирующая и экранирующая оболочка. Суть работы изделия сравнима с принципом работы тэна. Прогревочный кабель резистивного типа обладает строго заданным сопротивлением, поэтому делить его на отрезки нельзя. Это делает процесс монтажа сложным.
Более того, кабель нагревает поверхность магистрали равномерно по всей ее длине, что приводит к энергозатратам. Если один из участков системы выходит из строя, потребуется замена всего изделия.
Нагревательный саморегулирующийся кабель может использоваться для трубопровода любого типа. Его особенностью является наличие полупроводниковой матрицы. Она помещена между жилами подачи тока. Такой саморегулирующий греющий кабель для труб способен подстраиваться под условия окружающей среды на разных участках канализации.
Это позволяет более рационально расходовать электроэнергию, оптимизируя КПД системы. Саморегулирующийся кабель можно разделять на отрезки.
Монтаж кабеля снаружи трубы
Монтаж кабеля на трубопровод для защиты от промерзания может выполняться двумя способами: снаружи трубопровода и внутри. Первый вариант более простой. Благодаря ему легче выполнить, как монтаж, так и демонтаж системы. Он включает следующие способы:
- Линейно вдоль трубопровода канализации. В этом случае электрообогрев укладывается в несколько линий параллельных друг к другу.
- По магистрали спирально. Такой монтаж требует придерживаться шага укладки.
- Волнообразно. Способ эффективен, если кабель длиннее трубы, а его резка не предусмотрена (резистивный тип).
Электрообогрев, монтируемый снаружи, характеризуется мощностью от 17 до 30 Вт/м и больше. Устанавливая нагревательный термокабель поверх трубопровода, нужно уделить внимание прочности крепления. Установка выполняется с шагом в 200 мм.
Закрепляются линии при помощи термостойкого скотча или бандажа. В случае, если электрообогрев покрыт минеральной изоляцией, закрепить изделие лучше стяжными лентами или стальным бандажом.
Подыскивая крепежи, чтобы зафиксировать подогрев, стоит обратить внимание на следующие аспекты:
- наиболее эффективно на магистральной поверхности работает ;
- используя кабельный бандаж, стоит брать во внимание на его стойкость перед воздействием химикатов и высоких температур;
- нельзя использовать металлические крепежи, если термокабель помещен в полимерную оболочку;
- клейкая лента, в составе которой имеется алюминий, повышает тепловую мощность системы; лучше ее использовать для синтетических труб канализации.
Монтаж греющего кабеля на водопроводную трубу своими руками (видео)
Установка кабеля в трубе
Монтируется греющий кабель внутри трубы, если необходимо выполнить подогрев небольшого участка трубопровода. Как правило, используются изделия мощностью не больше 13 Вт/м. Чаще всего этот способ применяется для защиты от промерзания насосов, расположенных за пределами зданий.
Работает подобный термокабель, как и саморегулирующийся наружный кабель. Однако, его монтаж требует установки тройника. С его помощью можно беспрепятственно ввести электрообогрев внутрь трубопроводной магистрали.
Хотя такой термокабель эффективен в работе, его применение имеет ряд недостатков, среди которых:
- снижение надежности работы канализации из-за введения тройника;
- уменьшение пропускной способности трубы (внутренний монтаж допустим только, если ее диаметр составляет не менее 20 мм);
- повышение риска образования засорений;
- увеличение сложности монтажа при наличии изгибов и переходов в трубопроводной системе.
Подогрев внутрь трубы монтируется следующим образом:
- В месте ввода кабеля установить тройник или .
- Завести через врезку саморегулирующийся термокабель.
- Установить в месте монтажа кабельной системы предупреждающую надпись.
Длина изделия должна соответствовать длине магистрали. Нельзя вводить внутренний обогрев труб через .
Как рассчитать кабель?
Чтобы электрообогрев защищал магистраль от промерзания эффективно, необходимо правильно рассчитать его мощность. Это позволит в равной мере компенсировать теплопотери системы. Для выполнения расчета, стоит учесть следующие факторы:
- минимальную температуру среды для региона, в котором пролегает трубопровод;
- точку монтажа магистрали;
- тип трубы, материал ее изготовления, ее длину и протяжность участка, который нужно защитить подогревом;
- толщину теплоизоляции, а также коэффициент ее теплопроводности;
- наличие на выбранном участке арматуры, опор и прочих дополнительных элементов.
Повышенных объемов тепла требует тонкая и большая протяжность трубы. Вычислить достаточность теплоизоляции можно по таблице соотношения диаметра изделия к толщине изоляции.
Например, если диаметр отрезка составляет 15 мм, то толщина защитного слоя должна составлять 20 мм, если диаметр имеет 65 мм, то теплоизоляция также должна иметь 65 мм толщины.
Если на трубе есть опоры или арматура, то необходимо использовать больше кабеля, чтобы обеспечить их подогрев.
Влияние теплопотерь на количество кабеля
Чтобы вычислить, какой мощности электрообогрев нужен для эффективной защити от промерзания, требуется воспользоваться таблицей теплопотель трубы. При этом учитывается ее диаметр, перепад между температурой жидкости в системе и минимальной температурой окружающей среды для взятого региона, а также толщину изоляции.
Например, толщина изоляции 20 мм, минимальная температура 20˚С, а диаметр трубы 25 мм, тогда коэффициент теплопотерь будет составлять 6,6.
- Ltp – длина магистрали;
- Q – значение коэффициента теплопотель из заданной таблицы;
- Р – мощность кабеля (например, изделие 17КСТМ имеет мощность 17 Вт/м).
Следует обратить внимание на то, что подогрев внутри трубы имеет ту же длину, что и сама магистраль, поэтому использовать формулу для дополнительного расчета не нужно. К полученному по формуле значению необходимо прибавить длину дополнительных элементов системы (опор, арматуры) для их эффективной защиты от промерзания.
Саморегулирующийся кабель используется для обогрева трубопроводов, чтобы зимой в них не замерзала вода. В этой статье приведена подробная инструкция по подключению греющего кабеля к электрической сети и способах его установки на трубу, которую нужно обогревать.
Установка на трубу
Монтаж саморегулирующегося кабеля можно выполнить несколькими способами:
- внутри трубы
- снаружи трубы
- линейно - вдоль трубы
- витками - наматывая кабель на трубу по спирали
При любом варианте монтажа помимо обогрева трубы необходимо и её утепление, иначе всё тепло от греющего кабеля будет уходить в окружающее пространство. Толщина утеплителя обычно варьируется от 20 мм до 50 мм в зависимости от условий прокладки трубы: если под землей то слой утеплителя можно выбрать поменьше, а для надземных труб - нужен толстый слой утеплителя. Для утепления нужно использовать стойкие к влаге утеплители - вспененный полиэтилен, пенополистирол, так же не лишним будет защитить и слой теплоизоляции от повреждения, поместив трубопровод в защитную гильзу из трубы большего диаметра.
Самый простой вариант - это установка кабеля вдоль трубы, кабель протягивается по одной стенке трубы и крепится через каждые 30 см клейкой стекловолоконной лентой или пластиковыми хомутами, которые выдерживают рабочую температуру кабеля. Крепление кабеля с помощью металлических хомутов запрещено. Расход кабеля при это очевиден: на какую длину нужно делать обогрев, такой длины и нужен будет кабель. При монтаже греющего кабеля на горизонтальных участках трубы, проложенных в грунте, наилучшим способом будет размещение кабеля не в самой нижней части, а чуть сбоку - на 4 или 8 часов.
Место крепления кабеля для обогрева трубы.
При таком монтаже кабеля он будет защищен от давления трубы и лежащего сверху грунта, и не повредится, например, его на трубу кто-то встанет или что-то упадёт.
Другой вариант монтажа - навивать греющий кабель на трубу по спирали: это обеспечивает больший контакт с трубой и поэтому лучших обогрев, но расход кабеля увеличивается, в зависимости от шага спирали.
Чтобы посчитать, сколько кабеля будет нужно при таком способе монтажа, нужно длину обогреваемого трубопровода умножить на поправочный коэффициент. Он показывает сколько метров кабеля расходуется на метр трубы и в зависимости от шага спирали и диаметра трубы изменяется от 1,1 до 1,5. В таблице ниже приведены значения шагов спирали кабеля для разных диаметров труб и поправочных коэффициентов.
| Диаметр трубы, мм | Сколько метров кабеля на метр трубы? |
||||
| 1.1 м | 1.2 м | 1.3 м | 1.4 м | 1.5 м |
|
| 60 | 43 | - | - | - | - |
| 76 | 51 | 36 | - | - | - |
| 89 | 61 | 43 | 33 | - | - |
| 102 | 71 | 48 | 38 | 33 | - |
| 114 | 79 | 53 | 43 | 36 | - |
| 125 | 89 | 61 | 48 | 41 | 36 |
| 140 | 99 | 66 | 53 | 46 | 38 |
| 168 | 117 | 79 | 64 | 53 | 46 |
| 219 | 150 | 104 | 84 | 71 | 61 |
Для труб диаметром меньше 60 мм дополнительным расходом кабеля можно пренебречь.
Установка греющего кабеля внутри трубы
Еще один вариант монтажа греющего кабеля - внутрь трубы - возможен только для труб достаточно большого диаметра 40 мм и более, иначе кабель будет занимать значительное пространство внутри трубы и будет мешать потоку воды. Такой вариант монтажа предусматривает обогрев небольшого участка трубы (засунуть кабель метров на десять проблематично), но зато позволяет достаточно просто заменить кабель, если он вышел из строя.
Монтаж кабеля внутри трубы особенно удобен на вертикальном участке трубопровода, например там, где он выходит из грунта под домом и поднимается вверх для ввода в помещение. В трубопровод врезается тройник, так чтобы через верхний отвод внутрь трубы опустить кабель, а через боковой продолжить трубопровод в сторону потребителей. Для герметичного ввода кабеля внутрь труб есть специальные муфты с уплотнителями, выглядите это примерно так:
Для обслуживания кабеля при таком монтаже отключается подача воды, снимается верхняя муфта с тройника, меняется кабель, затем всё собирается обратно. Пожалуй это самый серьезный довод в пользу такого варианта установки. Если кабель, установленный снаружи трубы, сломался, то для его замены надо будет откапывать трубопровод (если он проложен под землей), снимать теплоизоляцию, заменять кабель, а потом собирать всё обратно.
Подготовка кабеля к монтажу
Прежде чем выполнять непосредственно монтаж кабеля, его нужно подготовить: один конец нужно зачистить и подготовить провода для подключения к электросети, а другой - герметизировать, чтобы защитить от влаги и короткого замыкания.
Свободный конец кабеля нужно хорошо заизолировать, чтобы защитить от действия влаги и короткого замыкания. Соединять токопроводящие жилы между собой нельзя, этого наоборот нужно избежать. Для изоляции в комплекте с греющим кабелей есть заглушка, которая надевается на конец и с помощью фена оплавляется и плотного фиксируется.
Другой конец кабеля, нужно очистить от изоляции для подключения к электрической сети. Инструкция по подключения к электросети:
Саморегулирующиеся греющие кабели используются для обогрева водопровода в тех местах, где он прокладывается выше уровня промерзания грунта - например в местах ввода трубопровода в дом. Саморегулирующийся кабель обладает способностью самостоятельно изменять интенсивность подогрева на разных участках в зависимости от потребности: чем ниже температура обогреваемого объекта, тем сильнее разогревается кабель.