Обогрев труб кабелем

Защита трубопроводов от возможного промерзания – первостепенная задача при проектировании водопровода. В особенности это касается владельцев частных домов. Зачастую коммуникации выходят за пределы здания, что значительно повышает риск образования ледяных пробок. Вместе с монтажом утеплителя в этом случае рекомендуется применять обогрев труб кабелем. Но для начала следует выяснить – зачем необходим монтаж дополнительной системы нагрева.

Для чего нужен обогрев труб

Водопроводные магистрали должны обеспечивать транспортировку воды от точек ее забора до пользователей. При их проектировании необходимо учитывать не только эксплуатационные характеристики труб, но и свойства воды. Если на нее воздействует отрицательная температуры – она начинает кристаллизоваться, что приводит к сужению полезного диаметра труб и их последующему разрушению.

Для предотвращения подобного явления применяют новый метод повышения температуры поверхности магистрали в зимний период – установка нагревательного электрического кабеля. Принцип его работы заключается в преобразовании электрической энергии в тепловую. Для этого в конструкции предусмотрены 2 токопроводящие жилы, по которым протекает электрический ток. Электромагнитное поле создает резистивный эффект, что приводит к нагреву стальных сердечников. В дальнейшем полученная тепловая энергия через защитную полимерную оплетку передается на поверхность трубы, повышая ее температуру до требуемого значения.

Кабель для обогрева трубопроводов необходимо устанавливать в следующих случаях:

Наружные магистрали. При глубине их залегания выше уровня промерзания или в местах выхода на поверхность.
Внутренний трубопровод. В неотапливаемых помещениях, где проходит магистраль (подвал, чердак и т.д.).

После монтажа этой системы вероятность повреждения трубы из-за воздействия низких температур минимизируется.

Характеристика обогревающей системы для труб и виды используемых кабелей

Греющие проводники внешне схожи с обычными токопроводящими моделями. Но для них существуют определенные требования к материалу изготовления и самой конструкции.

Самая простая модель должна состоять из следующих компонентов:

Токопроводящие жилы с большим электрическим сопротивлением.
Первичный слой изоляции, который предотвращает контакт нагревательных элементов друг с другом.
Вторичная защита из тефлона и полимера. Необходима для равномерного распределения тепла по поверхности.
Диэлектрическая изоляция.
Оплетка из меди. Защищает от жесткого электромагнитного излучения.
Оболочка из ПВХ.

Диаметр жил должен быть намного больше, чем у простых кабелей. Он напрямую влияет на важнейшую характеристику - мощность. Чем больше размер сечения, тем интенсивнее будет выделяться тепловая энергия.

Кроме этого следует обращать на следующие показатели:

Конструкция. В настоящее время существуют резистивные, резистивно-зональные и саморегулирующиеся модели.
Необходимость монтажа дополнительного оборудования – датчиков температуры и терморегуляторов.

Но для начала следует рассчитать тепловые потери трубопровода, которые необходимо будет компенсировать. Для этого можно воспользоваться формулой:

Q=(2*3.14*W*L*(tвн-tнар))/(Ln(D/dтр))*1,3

Где:

W – теплопроводность оболочки кабеля – 0,04 Ви/м*С;

L – длина магистрали, м.п.;

tвн – температура воды;

tнар – температура окружающей среды;

D – диаметр трубы с учетом слоя изоляции;

dтр – сечение магистрали.

Узнав тепловые потери, можно рассчитать оптимальную мощность кабеля обогрева:

Р=Q/L

В качестве примера можно взять стандартный диаметр водопроводной трубы 25 мм со слоем изоляции 20 мм. Длина обогрева составляет 15 м.п, температура воды при этом составляет 8°С, а внешняя имеет минимальное значение -35°С.

Q=(2*3.14*0,04*15*(8-(-35))/(Ln(45/25))*1,3=363 Вт

Зная тепловые потери на проблемном участке магистрали рассчитывается максимальная мощность греющего кабеля:

P=363/15= 24 Вт/м.п.

При более высоких показателях температуры окружающей среды требуемая мощность будет уменьшаться. Для трубопроводов в помещении рекомендуется выбирать модели с тепловой отдачей от 10 до 15 Вт/м.п.

Основные виды греющих кабелей

Работа греющего элемента должна быть не только эффективной, но экономной. Поэтому были разработаны несколько видов кабеля, которые отличаются принципом функционирования и эксплуатационным характеристиками.

Резистивный

Самый простой тип, характеризующийся доступной стоимостью. Повышение температуры жил происходит за счет возникновения резистивного эффекта между двумя токопроводящими элементами. Соответственно, чем больше их диаметр, тем выше температура на поверхности трубы.

Для работы такого типа кабеля необходимо дополнительное оборудование – датчик температур и терморегулятор. С их помощью осуществляется включение (выключение) подачи тока в систему. Недостатком считается одновременный нагрев всей поверхности магистрали.

Резистивно-зональные

Это модификация вышеописанного типа кабеля. В нем каждый провод заключен в медную оплетку, которая имеет открытые участки. Именно в этих областях происходит повышение температуры на поверхности трубы.

Это позволяет снизить расход электроэнергии, но не отменяет установку управляющих элементов. Выбирая подобные модели следует обращать внимание на расстояния между открытыми участками.

Саморегулирующиеся

Этот тип греющего кабеля содержит в конструкции вставку из специального материала, изменяющего свои токопроводящие свойства в зависимости от температуры окружающей среды.

Полупроводниковая матрица расположена между жилами. При понижении температуры на определенном участке магистрали возникает резистивный эффект между проводниками. Это приводит к нагреву поверхности.

Для таких моделей установка управляющих элементов не нужна. Одновременно подобная схема работы может привести к экономии расхода электроэнергии до 15%. Но и стоимость саморегулирующих кабелей на порядок выше, чем у резистивных видов

Монтаж обогревающего кабеля

Установка греющей конструкции не представляет особых трудностей. Для выполнения этой процедуры необходимо выбрать оптимальную технологию. В настоящее время есть 2 способа укладки нагревательного элемента:

Поверх трубы. Кабель для обогрева может быть растянут по поверхности магистрали, либо формируются витки вокруг нее. Последний способ применяется для повышения теплопередачи на 1 м.п.
Внутрь трубопровода. Технологически процедура намного сложнее, так как потребуется герметизация места входа нагревательного элемента в полость трубы. Но при этом происходит его прямой контакт с водой, что значительно снижает требования по мощности.

Для установки потребуется металлизированный скотч и управляющие элементы (для резистивных моделей). Заранее следует предусмотреть наличие рядом с трубопроводом розетки для включения системы нагрева. После монтажа нужно установить дополнительный слой теплоизоляции – он позволит уменьшить требования к максимальной мощности.

Установка внутрь трубы требует монтажа т-образного переходника. В верхнюю его часть входит нагревающий элемент. После его укладки необходимо выполнить герметизацию входного отверстия. Будет ли эффективным обогрев труб кабелем? Да, но только в том случае, если рассчитать его оптимальную мощность и сделать правильный монтаж. Тогда возможные проблемы с замерзанием труб будут решены.