Резистивный греющий кабель: что такое, зачем нужен. Греющий саморегулирующийся кабель для водопроводных труб Нагревательные элементы провода и кабели

Нагревательные кабели - специфический вид кабельных изделий, преобразующих электрическую энергию в тепловую в целях нагрева и выполняющих функцию приемника электрической энергии, а не передающей линии. Нагревательные кабели значительно отличаются от обычных кабелей и проводов, назначение которых передавать электрическую энергию с наименьшими потерями и с незначительным падением напряжения не длине линии (обычно не более 5%).

Нагревательный кабель используется в виде нагревательных секций, т.е. отрезков определенной длины, причем на этой длине происходит полное падение приложенного напряжения. Следовательно, нагревательную секцию следует рассматривать как обычный приемник электрической энергии (как один из видов электрических нагревательных элементов).

Длина кабельных нагревательных секций обычно колеблется от нескольких метров и до нескольких сотен метров.

Отрицательный для обычных кабелей эффект рассеяния части передаваемой энергии в виде тепла используется как полезный в нагревательных кабелях. Причем преобразование электрической энергии в тепло происходит самым оптимальным и экономичным способом. Преобразование полное, бесшумное, без использования дополнительных веществ (топлива, окислителя).

Нагревательные кабели имеют достаточно развитую номенклатуру и находят применение в самых разнообразных установках и устройствах. Но все же они относятся к своеобразным кабельным изделиям и в специальной литературе практически отсутствуют работы по конструированию, расчету и применению нагревательных кабелей.

Виды кабелей по схеме тепловыделения

Резистивные линейные - нагревательные кабели, в которых выделение тепла происходит за счет эффекта Джоуля-Ленца при прохождении электрического тока по нагревательной жиле. Кабель конструируется таким образом, чтобы в нагревательной жиле имело место полное падение приложенного напряжения, но при этом не происходил перегрев элементов кабеля выше допустимых значений.

Длина нагревательной секции обычно составляет от нескольких до сотен метров. Кабели данного типа могут иметь одну, две или несколько параллельных нагревательных жил, имеющих линейную или спиральную форму. Произвольная резка кабеля по длине недопустима.

Тепловая мощность резистивных линейных кабелей при нагреве незначительно уменьшается, причем величина изменения зависит от величины температурного коэффициента сопротивления материала нагревательной жилы. Наименьшие изменения сопротивления наблюдаются у сплавов высокого сопротивления (ТКр+0,0001), наибольшие у меди (ТКр+0,004)

Резистивные зональные нагревательные кабели по принципу действия не отличаются от предыдущих, но коренным образом отличаются по конструктивному исполнению. Они содержат две параллельных изолированных токопроводящих жилы.

Изоляция токопроводящих жил имеет периодически расположенные «окна», смещенные друг относительно друга с заданным шагом (обычно около 1 м). Поверх этих двух жил накладывается тонкая проволочная спираль из сплава высокого сопротивления.

В «окнах» спираль замыкается на токопроводящие жилы, в результате кабель представляет набор подключенных параллельно к токопроводящим жилам сопротивлений (резисторов). На каждом из них имеет место полное падение приложенного напряжения. Зональный кабель удобен тем, что он может быть разрезан в любом месте. Минимальная длина нагревательной секции - 1,5 - 2 м.

Максимальная длина определяется сечением токопроводящих жил и линейной мощность. Поскольку нагревательный элемент резистивных зональных кабелей выполняется из сплавов высокого сопротивления, их мощность практически не зависит от температуры, поэтому их называют также кабелями постоянной мощности.

Имеют конструкцию, частично сходную с конструкцией резистивных зональных кабелей. Они также содержат две параллельные токопроводящие жилы, но не изолированные. Токопроводящие жилы либо заключены в полимерную проводящую матрицу, либо соединяются через спиральные полимерные проводящие нити.

Эффект саморегулирования достигается за счет того, что тепловыделяющий элемент кабеля, выполненный из полимерного проводящего материала, значительно увеличивает свое сопротивление при нагреве. Величина ТКр проводящего полимера достигает 0,05-0,075, т.е в 12-18 раз больше, чем у меди.

Индуктивные нагревательные кабели в своей конструкции содержат ферромагнитные элементы, а токопроводящие изолированные жилы наложены вокруг ферромагнитных элементов в виде обмотки, индуцирующей в сердечнике переменный магнитный поток. Эффект тепловыделения достигается как за счет резистивных потерь в обмотке, так и за счет резистивных потерь в сердечнике, возникающих от наведенных токов.

Соотношение тех и других потерь определяется конструкцией кабеля. Потери в сердечнике могут составлять 80-20% общих потерь в кабеле. В первом случае потери в обмотке невелики, и она незначительно нагревается за счет собственных потерь, что позволяет получить заметно большую, по сравнению с резистивными кабелями, линейную мощность.

Метод обогрева трубопроводов с помощью «СКИН-эффекта» также может рассматриваться как один из вариантов индуктивного кабеля. В этом случае роль индуктирующей обмотки выполняет изолированная жила большого сечения, а роль индуктора - стальная труба, в которой эта жила расположена. Тепло выделяется как в жиле, так и в трубе за счет наведенных вихревых токов.

Области применения нагревательных кабелей

Устройства, в которых используются нагревательные кабели, могут разительно отличаться друг от друга по размерам, рабочей температуре и тепловой мощности. Поэтому диапазон областей применения нагревательных кабелей очень широк.

Обогреваемые одежда, одеяла, коврики - электрические одеяла и пледы, грелки, сидения с подогревом, обогреваемая одежда и обувь. Как правило, имеют небольшую мощность (10 - 50 Вт) и рабочую температуру, безопасную для человека, т.е. не выше 50° С. В эту же группу могут быть отнесены бытовые нагреватели малой мощности: подогреватели детского питания, размораживатели холодильников, использующие нагревательные кабели.

Системы обогрева помещений - в них нагревательные кабели используются как тепловыделяющий элемент, более или менее равномерно размещенный по площади помещения. В случае необходимости кабели могут монтироваться на стенах и на потолке. Наилучший вариант установки кабелей с точки зрения условий теплоотдачи, накопления тепла, сохранности и безопасности - это установка кабеля в толщу цементной стяжки, укладываемой под декоративным покрытием пола.

Температура на обогреваемой поверхности обычно равна 22 - 26°С, но может достигать 35°С. Удельная мощность систем обогрева через пол варьируется в диапазоне 70-150 Вт/м². Аккумулирующие системы имеют мощность до 200 Вт/м². Суммарная мощность системы может иметь весьма широкие пределы: от 100 Вт до десятков и сотен киловатт.

Антиобледенительные системы для тротуаров, открытых лестниц, пандусов . Как и в предыдущем случае кабели укладываются в толщу бетонной подосновы. Эти системы функционируют только в то время, когда на поверхность указанных объектов выпадает снег или образуется наледь.

Удельная мощность систем обогрева открытых поверхностей варьируется в диапазоне 200-350 Вт/кв.м. Суммарная мощность системы колеблется в пределах от нескольких до десятков сотен киловатт.

Сюда же относятся антиобледенительные системы для спортивных сооружений (футбольных полей, беговых дорожек, ипподромов, теннисных кортов), опасных участков транспортных магистралей (подъемов, спусков, крутых поворотов), взлетно-посадочных полос. Удельная мощность обогрева данных систем может достигать 500Вт/кв.м., а суммарная мощность - нескольких мегаватт.

Антиобледенительные системы для крыш служат для предотвращения: закупоривания льдом путей стока воды, образования сосулек и для удаления снега и льда с опасных участков. Нагревательные кабели размещаются вдоль путей стока воды, в водосточных трубах, на карнизах, водометах, на ендовах и примыканиях.

Используемые в этих системах нагревательные кабели имеют, как правило, линейную мощность 25 и более Вт на метр. Суммарная мощность системы зависит от конструкции и размеров крыши у конкретного здания и колеблется от 1-2 до нескольких сотен киловатт.

Температура на поверхности антиобледенительных систем в отсутствие снега и льда и при отрицательной температуре окружающего воздуха обычно составляет +5 - 7° С. В процессе плавления снега и льда температура поверхности только на доли градуса превышает 0°С. При температуре окружающего воздуха выше +5° С антиобледенительные системы отключаются за ненадобностью.

Системы обогрева трубопроводов и резервуаров . Трубопроводные системы отличаются большой протяженностью и разветвленностью и для их обогрева как нельзя лучше подходят нагревательные кабели. На практике, как правило, имеют место два типа систем обогрева - предотвращающие замораживание и поддерживающие на трубе температуру выше нормальной (выше +20° С). Основное назначение систем обоих типов - компенсация потерь тепла от трубы (или резервуара) в окружающую среду.

Нагревательные секции монтируются поверх трубы (резервуара) и все вместе закрывается тепловой изоляцией. Линейная мощность систем обогрева трубопроводов обычно равна 10-60 Вт/м. Суммарная мощность системы зависит от длины трубопровода, Удельная мощность систем обогрева резервуаров равна 10-80 на 1 кв.м. Обогреваемой поверхности, а суммарная зависит от размера резервуара.

Назначение систем, предотвращающих замораживание - исключить образование ледяных пробок и разрыв трубопроводов, поэтому на трубе достаточно поддерживать +5° С. Системы поддержания температуры могут весьма значительно различаться по требуемой температуре на трубе (резервуаре): для транспортировки нефти и многих водных растворов достаточно +40° С, а для битума требуется 160-180° С.

Системы обогрева технологического оборудования отличаются большим разнообразием по назначению, требуемым температурам, удельным мощностям и разрабатываются на основе индивидуального подхода.

Назначение системы	Температура, °С	Удельная мощность, Вт/кв.м.	Суммарная мощность, кВт
Тепловые барьеры в камерах промышленных холодильников
Обогрев антенн спутниковой связи
Обогрев ванн обезжиривания
Обогреваемые линии изготовления бетонных изделий
Обогрев плит прессов
Обогрев цилиндров и головок литьевых и экструзионных машин			Одного нагревателя 0,5-2

Если у Вас есть дача или Вы живете в частном доме, то наверняка Вы сталкивались с проблемой замерзания различных провод и труб. Благо, что для устранения этой проблемы есть так называемых – греющий кабель. Его преимущество перед другими методами решения подобном проблемы в том, что его установка достаточно дешевая и очень понятна даже для тех, кто никогда не сталкивался и не решал подобного типа проблемы.

Обезопасьте свой дом от замерзания

Технические особенности

Мощность саморегулирующегося греющего кабеля не только позволяет спасать от морозов трубы, провода, канализационные системы, но и избавляет от замерзания крыши, водостоки, придомовую территорию. Окна, стекла в машинах и домах тоже нередко оснащаются подогревом с целью недопущения запотевания и образования конденсата.

Многие мастера используют системы «теплый пол», которые обеспечивают подогрев пола под керамической плиткой, ламинатом, ковролином, благодаря саморегулирующемуся греющему кабелю. Характеристики такого устройства достаточно широки и зависят от материала основы и покрытия.

Основной критерий выбора «теплого» провода - мощность. Варьируется она от 5 до 150 Ватт на метр. Необходимую мощность выбирают в зависимости от того, где будет использоваться схема:

• 5 Ватт - применяется для подземных коммуникаций в том случае, если провод проложен внутри трубы;
• 10-20 Ватт - также для подземных труб, но если кабель расположен снаружи;
• 20-50 Ватт - используется, если трубопровод проходит по воздуху;
• 50-150 Ватт - применяется как основной источник обогрева в системе «теплого» пола.

В данном видео рассмотрим саморегулирующийся греющий кабель:

Принцип действия

Внешний слой саморегулирующегося провода выполняется из современных пластических масс. Устойчивый к нагреву и коррозии полимерный материал надежно защищает устройство от воды, а экологически чистые полимеры позволяют использовать его внутри труб с питьевой водой.

Внутри кабеля - две шины, выполненные из меди, которая является отличным проводником и ценится за пластичность и прочность. В каждой шине - 16 скрученных жил, ее сечение - 1,25 мм². Шины вплавлены в матрицу, которая проводит ток и выделяет тепло.

Провод имеет защитную медную оплетку. Такое армирование делает его устойчивым к механическим повреждениям и воздействиям внешней среды.

Электрические контуры, с помощью которых выделяется тепло, наиболее эффективно работают с понижением температуры: чем ниже температура, тем больше КПД устройства.

Тепло в кабеле производится благодаря полупроводниковой матрице, которая содержит в себе мелкодисперсный графит. Напряжение питания подается на параллельные медные проводники, между которыми и расположена матрица. За счет повышения температуры она расширяется и расстояние между графитовыми зернами увеличивается. Растет сопротивление кабеля и падает его мощность. Так происходит саморегулирование. Если температура понижается, все происходит с точностью до наоборот.

Матрица саморегулирующегося кабеля сама находит холодные, непрогретые участки. Она реагирует на любые изменения, подстраивается под температуру водопровода и уменьшает свою мощность, если труба горячая. Таким образом, можно покупать мощный кабель, не опасаясь перерасхода энергии. Вероятность перегрева такого устройства практически отсутствует.

Для технических характеристик греющего кабеля применяется следующая маркировка:

1. D - низкотемпературный провод.
2. Z - среднетемпературные свойства.
3. Q - высокотемпературный (иногда обозначается красным цветом).
4. F - кабель с антикоррозийной обработкой.

Если труба находится в разных температурных условиях (к примеру, под землей и на воздухе), следует выбирать кабель, соответствующий мощности для поверхностных работ.

По температуре обогрева различают три вида провода:

1. Низкотемпературные от 5 до 65-70 градусов - обогревают водопроводы небольшого диаметра.
2. Среднетемпературные 105-120 градусов - подогревают жидкость в трубах среднего диаметра, используются против обледенения кровли и крыльца.
3. Высокотемпературные 135-240 градусов - для промышленных трубопроводов большого диаметра.

Сфера применения

Различают технический и пищевой виды использования греющего кабеля. В первом случае он может быть любым, а во втором внутрь трубы с питьевой водой укладывается только специальный, защищенный от окисления и ржавчины провод.

Изоляционный материал, которым покрыт кабель, бывает нескольких видов:

• полиолефин обычный;
• полиолефин, устойчивый к ультрафиолетовому излучению;
• тефлон;
• фторопласт;
• фторэтилен.

Чем больше мощность кабеля, тем больше будет его диаметр сечения.

Питание на кабель подается с помощью электрического тока с напряжением сети 220 Вольт. Во всех случаях при укладке «теплого» кабеля требуется заземление его экрана. Можно использовать сразу несколько греющих кабелей для одной трубы, подключив их через тройник. Для экономии энергии рекомендуется подключать терморегулятор.

Укладка греющего кабеля

«Теплый» провод внутри трубы проталкивают благодаря специальной термоусадочной муфте. Однако при наличии вентилей или другого запорного оборудования нагревательный элемент прокладывать внутри трубы нельзя, иначе это непременно приведет к его поломке. Такую работу следует доверять лишь профессиональным электрикам.

Снаружи все проще - нужно всего лишь обмотать трубу. Есть два основных способа - линейный и круговой. Линейный способ предполагает прокладку провода параллельно трубе и максимально плотно к ней. Круговой метод крепления подразумевает обмотку равномерными витками с определенным шагом (5-6 см). Иногда обмотку производят спиральным способом (например, на крыше).

Для открытых труб, которые подвергаются постоянному солнечному воздействию, рекомендуется использовать специальные черные провода, устойчивые к ультрафиолету.

Кабель надежно закрепляют алюминиевым скотчем, монтажной лентой или стяжками. Если нужно, дополнительно прокладывают теплоизоляцию. Укладка проводится без сильного натяжения. Пластиковый скотч строго запрещен при подобных работах, поскольку неустойчив к высоким температурам.

Для водостоков и крыш устройство нагревательной системы монтируют вдоль периметра кровли, в желобах и трубах водостока, закрепляют с помощью зажимов, подвешивают на тросы. Если крыша имеет сложное устройство с большим количеством желобов, выбирается древовидная схема прокладки. Разветвленные отрезки могут соединяться в 3-4 узла.

Все работы должны проводиться в благоприятных условиях, когда сухо и тепло. Если монтаж осуществляется зимой или в ненастье, лучше делать все в закрытом помещении, где температура воздуха будет не ниже -5 градусов. При более низких температурах есть риск повреждения устройства. Также запрещается подключать к сети неразмотанный провод.

По завершении всех монтажных работ в помещении устанавливают шкаф управления, к которому подключают электрическую систему. Если все сделано правильно, она будет работать.

Одной из гарантий работы системы является приобретение качественного материала. Поэтому перед покупкой не следует забывать об изучении технических характеристик саморегулирующего греющего кабеля, а также о проверке наличия необходимых сертификатов.

Во многих регионах с холодными зимами обеспечить бесперебойную подачу воды в частный дом сложно. Даже если трубы водопровода были уложены в траншеи глубоко, ниже чем глубина промерзания, то остаются проблемные места подъема трубопроводов для ввода в дом. Никто не может гарантировать, что не наступит аномально холодная зима, и в результате значительных морозов водопровод промерзнет.

Каждый владелец решает эту проблему по-разному. Но на сегодняшний день одно из лучших технических решений — применить обогревающий кабель для водопровода, который полностью исключит возможность промерзания системы.

Главный элемент обогревающего кабеля — расположенная между двумя медными жилами проводящая нагревательная матрица с уникальными свойствами. Особенностью матрицы является непрерывность нагрева. Современный саморегулирующий греющий кабель для водопровода имеет сложное многослойное строение.

Он состоит из следующих конструктивных элементов:

1. двух параллельных проводников из многожильного медного провода;
2. матрицы прямоугольной формы, в которую запрессованы медные жилы;
3. двух слоев изоляции;
4. медной оплетки, выполняющей роль экрана и отражателя тепла;
5. внешней бесшовной изоляции.

Свойства матрицы саморегулирующегося кабеля

Между проводниками кабеля расположена полупроводниковая полимерная матрица, которая под действием тока выделяет тепло. Электрическое сопротивление матрицы зависит от температуры прямо пропорционально: при увеличении температуры оно увеличивается и наоборот. Непрерывность нагрева сохраняется во всем диапазоне температур, изменяется только интенсивность нагрева. Самонагревающийся кабель для обогрева водопровода, содержащий в своем составе полимерную токопроводящую матрицу, обладает следующими свойствами:

Принцип работы обогревающего кабеля

Созданный на основе современных технологий самонагревающийся кабель для водопровода без всяких дополнительных устройств регулирует интенсивность подогрева объекта на разных участках, в зависимости от их температуры. При понижении температуры какого-либо участка разогрев кабеля на этом участке увеличивается . Например, на участке подъема водопровода из траншеи для ввода в дом температура начала опасно понижаться. Тогда на этом проблемном участке кабель включится на максимальную мощность, а по мере прогрева трубы, мощность будет постепенно уменьшаться с уменьшением интенсивности нагрева.

Следовательно, саморегулирующийся нагревающий кабель для водопровода никогда полностью не отключается, он с повышением температуры обогреваемых объектов уменьшает потребляемую мощность от сети. В специализированных магазинах или в сети можно купить греющий кабель для водопровода с мощностями в диапазоне от 5 Вт/метр и до 150 Вт/метр. Чтобы не тратить электроэнергию при положительных температурах, рекомендуется применять автоматику, которая будет следить за внешней температурой и включать обогрев водопровода в нужный момент.

Как выбрать саморегулирующийся нагревательный кабель?

Выбор нагревательного кабеля для водопровода нельзя делать наугад. Существуют два вида кабелей — нагревательный кабель для водопровода внутри трубы и для нагрева трубопровода снаружи. Для различных условий эксплуатации необходимо применять кабель с характеристиками, рекомендованными изготовителем. Прежде чем купить саморегулирующий греющий кабель для водопровода, нужно изучить эти рекомендации. Для частных домов рекомендуемая мощность кабеля от 5 Вт/метр и выше. Эта величина зависит от конкретных
условий и вида монтажа кабеля обогрева:

• водопровод, уложенный в земляную траншею, с монтажом нагревательного кабеля внутри трубы – достаточно мощности в 5 вт/метр;
• для подземного водопровода с обогревом трубы снаружи – необходима мощность от 10 Вт/метр с коррекцией по регионам;
• водопровод открытого типа можно обогреть кабелем с мощностью не менее 20 Вт/метр;
• для обогрева водопровода используется низкотемпературные типы кабелей (до 65 градусов);
• для монтажа внутри трубы рекомендуется применять пищевой греющий кабель.

Монтаж кабеля внутри трубы водопровода

Если в действующем водопроводе в сильные морозы наблюдаются промерзания, то самым оптимальным и экономически выгодным вариантом является монтаж системы обогрева внутри водопроводной трубы. Поскольку кабель будет контактировать с питьевой водой, то прежде чем купить греющий кабель для водопровода внутри трубы, нужно потребовать допуск пищевой пригодности изделия.

Для прокладки внутри трубы применяется кабель с изоляцией, которая покрыта полимером, содержащим фтор. Такой кабель должен иметь сертификат, подтверждающий его безвредность и пищевой допуск . Чтобы установить греющий кабель для водопровода внутри трубы, потребуется специальная муфта с сальником, которая обеспечит герметичность соединения.

Для правильного монтажа нужно соблюдать определенную последовательность операций:

1. произвести измерения длины участка водопровода, который нуждается в обогреве;
2. отмерить необходимую длину кабеля, установить муфту с сальником, а конец кабеля, вводимый внутрь трубы надежно заизолировать;
3. изолированный конец нагревательного кабеля вводится внутрь трубы водопровода с максимальной осторожностью, чтобы не повредить изоляцию;
4. подогревающий кабель для водопровода, проходящий через уплотнительный сальник муфты, подключить к источнику электропитания – розетке, распределительной коробке или к автоматической системе управления;
5. участок, к которому подключен кабель обогрева, маркируют предупреждающей надписью яркого цвета.

Проводить вовнутрь водопровода кабель через запорную арматуру и различные узлы системы строго запрещено. Такой монтаж разрешено производить только через муфту с уплотнительным сальником.

Монтаж саморегулирующегося нагревательного кабеля снаружи трубы

Для наружных водопроводных систем, при наличии свободного доступа к трубопроводам водопровода, применяется монтаж кабеля обогрева снаружи труб.

Такой вид монтажа чрезвычайно простой и заключается в следующем: нагревательный кабель для водопровода снаружи трубы саморегулирующийся крепится к водопроводной трубе скотчем или специальной алюминиевой лентой с клеевой подложкой. Закрепить прогревочный кабель для водопровода на трубе снаружи можно несколькими способами, которые успешно применяются специалистами:

Климатические условия и способ прокладки труб оказывают решающее влияние на выбор схемы
монтажа, ведь от величины площади, покрытой кабелем, будет зависеть интенсивность прогрева трубы. Поэтому, прежде чем купить обогревающий кабель для водопровода, нужно определиться со схемой расположения кабеля для расчета необходимой длины для оптимального обогрева.

Производители советуют применять греющий кабель при температурах в зимнее время выше – 15 градусов. От удельной мощности зависит цена обогревающего кабеля для водопровода, которая в настоящее время довольно высока, поэтому следует выбирать вид кабеля в зависимости от конкретных климатических условий.

Установка саморегулирующего кабеля для нагрева водопровода — современное и отличное решение, в случаях отсутствия надежной теплоизоляции. В любом специализированном магазине можно купить саморегулирующийся обогревающий кабель для водопровода подходящей удельной мощности и длины.

Монтаж греющего кабеля обычно не вызывает затруднений, а потребление электроэнергии незначительно.

При покупке греющего кабеля следует учитывать, что цена на самогреющий кабель для водопровода зависит от его удельной мощности и длины, а расход электроэнергии – от климатических условий, мощности и длины кабеля. Такой кабель с успехом используют для дополнительной защиты кровли, канализации и водоотливов. Для увеличения эффективности обогрева и экономии электроэнергии специалисты рекомендуют:

1. если для водопровода используются полипропиленовые водопроводные трубы, то рекомендуется перед монтажом греющего
   кабеля обмотать их алюминиевой фольгой для равномерного прогрева и экономии тепла;
2. если закрепленный на водопроводных трубах кабель сверху обмотать алюминиевым скотчем сплошным слоем, то он обеспечит защиту и дополнительный слой теплоизоляции кабеля;
3. система обогрева в обязательном порядке должна снабжаться УЗО (система защитного отключения);
4. после завершения монтажа необходимо проверить сопротивления кабеля и сопротивление изоляции.

Для монтажа можно использовать только алюминиевый скотч, применение пластикового скотча запрещено.

Монтаж греющего кабеля необходим при промерзании водопроводных труб, пролегающих на небольшой глубине для обогрева участков водопровода на входе в дом и проходящих через неотапливаемые помещения дома. Для обеспечения бесперебойной подачи воды в дом нужно лишь купить греющий кабель для водопровода, сделать простой монтаж и подключить к сети. Все очень просто и надежно.

Пора задуматься об их качественной термоизоляции. После появления на рынке греющих кабелей, которые моментально получили огромный спрос, подобная проблема больше не является неразрешимой. В этой статье мы расскажем, как выбрать греющий кабель для труб , рассмотрим его виды, отличия и недостатки. Определимся, когда целесообразно монтировать кабель поверх трубы, а когда вовнутрь и безопасен ли такой монтаж. Дадим советы касательно выбора мощности нагревательного элемента и рассмотрим проверенных производителей.

1. Для чего нужен греющий кабель?

Кто-то скажет, что использовать нагревательный кабель для предотвращения дорого и нерационально. И гораздо логичнее узнать, на какую глубину промерзает грунт при самых низких температурах в вашем регионе, и просто напросто углубить траншею на нужную величину. Так-то оно так, но далеко не всегда есть возможность углубиться на 1,5-1,7 метра. Например:

• Если вы копаете траншеи для прокладки труб самостоятельно в целях экономии или просто вам нравится лично все контролировать, то потребуются немалые физические усилия. Ведь есть разница – углубляться на 0,5 метра или на 1,5?
• Далеко не всегда грунт на местности по своему составу является прочным и однородным. Можно наткнуться в процессе работ на твердые породы;
• Если местность заболоченная, то в сезон дождей или таяния снега, уровень грунтовых вод может сильно подниматься, что приведет к затоплению коммуникаций. Причем этот процесс будет регулярным, отрицательно скажется на состоянии водопровода и непременно приведет к его разрушению;
• В регионах, где температура зимой сильно опускается, даже значительное заглубление траншеи не всегда может предотвратить локальное промерзание;
• Место ввода труб в дом все равно останется незащищенным;
• И, в конце концов, а если водопровод уже окончательно смонтирован и закопан, а проблема обнаружилась недавно? Гораздо проще, и в данном случае дешевле, будет выполнить монтаж греющего кабеля вовнутрь труб, нежели раскопать все, демонтировать, углубить и собрать заново.

Отсюда следует, что иногда использование нагревательного кабеля является неизбежной необходимостью.

В целом область применения включает в себя несколько основных направлений:

• Для частных нужд – обогрева водопроводов и канализации, предотвращения замерзания кровли. В последнем случае кабель прокладывается в местах формирования сосулек и ледяного покрова. Благодаря этому нет необходимости регулярно чистить крышу. Основным элементом так же является греющий кабель;
• Для коммерческих – обогрев труб или систем пожаротушения;
• Для промышленных – когда проводятся работы повышенной опасности, или есть необходимость обогреть различные жидкости в больших резервуарах. Например, нефтепродукты или другие химические соединения.

2. Какие параметры влияют на выбор?

Перед тем как приобрести нужное количество кабеля, необходимо четко определиться, какой тип подойдет именно для ваших нужд. Все разнообразие этого продукта различается по пяти основным признакам:

3. Резистивный греющий кабель

Этот тип проводника может состоять из одной или двух стальных токопроводящих жил, которые покрыты слоем изоляции, экранирующей защитой и наружной защитной оболочкой. Некоторые кабели имеют два слоя изоляции. Одножильные проводники отличаются некоторыми характерными особенностями:

• Они нуждаются в подведении питания к обоим концам кабеля;
• Создают очень сильное электромагнитное поле, которое является вредным для человеческого организма;

Двухжильные нагреватели включают в себя одну нагревательную и одну токопроводящую жилу, что отбрасывает необходимость подведения источника питания к двум концам. Это значительно облегчает процесс монтажа.

К общим преимуществам резистивного кабеля можно отнести:

• Высокую мощность;
• Достаточную гибкость;
• Доступную стоимость;
• Долгий срок службы при надлежащих условиях эксплуатации и соблюдении особенностей монтажа.

Недостатки довольно значительные:

• Строгое ограничение по длине. Резистивные проводники выпускают сразу фиксированной длины. Их категорически запрещается укорачивать самостоятельно. Подобные действия приведут к увеличению сопротивления из-за уменьшения длины, что в свою очередь приведет к перегреванию и выходу из строя;
• При чрезмерном скоплении грязи и мусора в месте прокладки кабеля или при наличии мест, где кабель перекрещивается сам с собой, перегрев и выход из строя неизбежен;
• Из-за того что кабель нельзя резать, становится невозможным выполнить локальный ремонт даже в случае, когда поврежден небольшой участок. Замене будет подлежать кабель полностью;
• Теплоотдача остается постоянной по всей длине нагревателя. Иногда это приводит к перегреванию кабеля на отдельных участках или его быстрому нагреву;
• Использование терморегулятора является обязательным. Это необходимо для того, чтобы иметь возможность постоянно контролировать температуру и не допускать перегревания проводника. Этот нюанс делает резистивный кабель не очень удобным для использования в местах, доступ к которым ограничен.

Усовершенствованной версией резистивного кабеля является зональный резистивный кабель. Его ключевое отличие заключается в том, что он поделен на мелкие зоны. Это дает возможность самостоятельно регулировать длину кабеля и выполнять местный ремонт или замену. Его стоимость немного выше. При монтаже также следует использовать температурные датчики, а во время эксплуатации следить за тем, чтобы вокруг кабеля не скапливался мусор.

4. Саморегулируемый кабель

Более удобной в плане эксплуатации является такая разновидность греющего кабеля, как саморегулируемый. Он имеет более сложную конструкцию и не бывает одножильным. Саморегулируемый проводник включает в себя:

Чтобы купить действительно качественный кабель обязательно нужно обращать внимание на маркировку. Если имеются латинские буквы CT, CF или CR, это говорит о наличие медного экрана и наружной изоляции.

В случае отсутствия подобной маркировки, можно утверждать, что перед вами полуфабрикат саморегулируемого кабеля. Как и любое изделие, проводник имеет, как и преимущества, так и недостатки. Сначала о плюсах:

• В первую очередь это надежность конструкции. Конечно, сейчас мы говорим о полноценном изделии с экраном и изоляцией;
• Устойчивость к перепадам напряжения;
• Даже при высокой мощности проводника расход электроэнергии будет сравнительно небольшим, что делает эксплуатацию экономичной;
• Помимо этого экономия достигается благодаря отслеживанию системой изменении температур и самостоятельном увеличении или снижении температуры нагрева. То есть без надобности проводник не будет работать на максимальной мощности;
• При перехлестном монтаже нет риска перегрева и выхода из строя;
• Саморегулируемый проводник практически не нуждается в обслуживании;
• Кабель продается на отрез, благодаря чему вы не ограничены в длине. Соответственно, его можно самостоятельно укорачивать по необходимости;
• Благодаря плоской форме кабеля, возможно создать максимально плотное прилегание проводника к обогреваемой поверхности, что значительно уменьшает потери тепла;
• При нагреве матрицы до температуры 85° система временно прекращает дальнейший нагрев, что защищает не только кабель от перегрева, но и поверхность трубы от оплавления;
• Нет нужды использовать терморегулятор;
• Длительный срок эксплуатации – 30-40 лет.

К недостаткам можно отнести:

Как видите, саморегулируемые проводники имеют радикальные отличия от резистивных, которые в последнее время практически перестали использовать для обогрева водопровода.

5. Способы монтажа

Как показывает практика, греющий кабель допустимо монтировать не только поверх трубы, но и вовнутрь.

Наружный монтаж

Для такого вида монтажа подходит любой вид проводника. Преимущество такого способа заключается в:

В зависимости от диаметра обогреваемой трубы и особенностей местного климата, кабель рекомендовано прокладывать несколькими способами:

Перед монтажом поверх труб, нужно подготовить их поверхность. Металлические трубы нужно . Пластиковые можно обернуть фольгированным скотчем, что обеспечит их равномерное нагревание по всей длине.

Внутренний монтаж

Целесообразно выбирать такой способ при достаточном диаметре труб (сечением более 40 мм), чтобы не уменьшать их пропускную способность или когда трубопровод уже залит слоем или битума, и просто нет возможности реализовать наружную обмотку. Одножильные резистивные проводники не пригодны для внутреннего монтажа. При выборе саморегулируемого кабеля обязательно обращайте внимание на материал наружной изоляции, который не должен выделять вредных веществ и быть устойчивым к воздействию щелочей. Также кабель должен иметь соответствующий класс защиты – не менее IP68.

Сам монтаж производиться путем ввода кабеля в трубу на нужную длину. Конец, который будет подключаться к сети, выводиться через тройник, который накручивается в месте вывода. Чтобы система была герметичной, следует использовать специальную муфту, элементы которой следует надеть на кабель в порядке, изображенном на рисунке.

Стоит отметить, что внутренний способ монтажа имеет несколько ограничений:

7. Необходимо ли последующее утепление обогреваемого трубопровода?

Еще один актуальный вопрос при организации системы обогрева труб – нужна ли последующая теплоизоляция обогреваемого трубопровода? Если вы не хотите греть воздух и эксплуатировать кабель на предельной мощности, то изоляция однозначно необходима. Толщина изоляционного слоя выбирается в зависимости от того, где расположены трубы и какие минимальные температуры свойственны вашему региону. В среднем, для изоляции труб, которые расположены в грунте, используют утеплитель толщиной 20-30 мм. Если трубопровод надземный – минимум 50 мм. Очень важно , который не потеряет своих свойств даже по истечении нескольких лет.

• Не рекомендовано использовать в качестве изоляционного материала. Они не предназначены для использования в условиях повышенной влажности, а при намокании моментально теряют свои свойства. Кроме этого, если влажная вата замерзнет, то при повышении температуры, она рассыпается и превращается в труху;
• Также не всегда подходят материалы, которые способны сжиматься под действием тяжести. Это касается поролона или , которые при сжатии теряют свои свойства. Допустимо использовать подобные материалы, если трубопровод проходит в специально обустроенной канализации, где на него просто не может ничего давить;
  
• Если трубы проложены в грунте, нужно применять жесткую теплоизоляцию «труба в трубе». Когда поверх отапливаемых труб и греющего кабеля одевается еще одна жесткая труба большего диаметра. Для дополнительного эффекта или в случае эксплуатации в суровых условиях, можно обмотать трубы тем же вспененным полиэтиленом, а затем одеть наружную трубу;
  
• Допустимо использовать , который представляет собой фрагменты труб разной длины и диаметра. Он обладает высокими теплоизоляционными свойствами, не боится воздействия влаги и способен выдерживать некоторые нагрузки, в зависимости от плотности. Такой утеплитель часто называют «скорлупой».

8. Подбор кабеля в зависимости от теплопотери трубы и ее длинны

Для того, чтобы правильно подобрать тип греющего кабеля и его мощность, нужно учитывать следующие параметры:

• Назначение обогреваемой трубы – водопроводная или канализационная;
• Материал изготовления трубы;
• Ее диаметр и длину;
• Способ укладки кабеля – наружный или внутренний;
• Материал и толщину теплоизоляции;
• Минимальную температуру в вашем регионе.

Зная вышеперечисленные параметры, можно рассчитать теплопотери трубы на 1 погонный метр и более точно подобрать необходимую мощность и длину греющего кабеля. Теплопотери необходимо брать во внимание во время расчета в обязательном порядке. Ведь мощности кабеля должно хватить для их компенсации, иначе система обогрева просто не будет выполнять свои функции. К основным факторам, которые необходимо учитывать при расчете теплопотери относят:

• Место установки трубы;
• Минимальную температуру окружающей среды;
• Диаметр трубы;
• Длину трубы, которую необходимо обогреть;
• Толщина теплоизоляции и коэффициент ее теплопроводности;

Если вы затрудняетесь в выборе толщины теплоизоляции, ориентируетесь на таблицу, в которой указаны рекомендованные значения.

Чем больше диаметр трубы и тоньше теплоизоляционный слой, тем большее количество тепла нам потребуется. Если вы затрудняетесь с определением минимальной температуры, просто задайте соответствующий запрос в интернете. Также можно поступить и для определения коэффициента теплопроводности того или иного теплоизоляционного материала. Обязательно берите во внимание наличие на трубе дополнительной арматуры, подвесов, опор и других элементов, которые повлияют на длину нагревателя. Ведь различные вентиля, краны и т.д. так же следует оплетать кабелем.

Для удобства расчетов можно воспользоваться таблицей, в которой приведены значения теплопотери в зависимости от диаметра трубы и толщины теплоизоляции при коэффициенте теплопроводности 0,05 Вт/м°С.

9. Выбор производителя

Чтобы греющий кабель прослужил вам не один-два года и соответствовал заявленным параметрам, необходимо приобретать продукцию проверенных торговых марок. Только в этом случае расходы на его покупку будут оправданы. Заслужили доверие следующие производители:

При необходимости справиться с особо низкими температурами в каких-либо конструктивных элементах построек, системах коммуникаций, предметах бытового благоустройства используется нагревательный кабель. Данное устройство обеспечивает дополнительный подогрев по всей длине или области прокладки трассы. При этом важно учитывать принцип работы нагревательного элемента и в каких ситуациях его целесообразно применять.

Назначение и принцип работы

Назначение нагревательных кабелей позволяет охватывать как разнообразные сферы промышленной деятельности, так и решать различные бытовые задачи. Наиболее часто нагревательный кабель используется для:

• Обогрева помещений или сооружений с малой кубатурой, включая декоративные комнаты, террариумы, шахты и колодцы;
• Нагревания всего или только участка трубопровода, водопровода, канализации и других объектов, расположенного на открытом воздухе или в не отапливаемом помещении;
• Разогрева замороженных объектов при выполнении на них каких-либо технологических операций;
• Защиты от замерзания воды или для предотвращения скопления влаги;
• Предотвращения образования льда или отложения снега;
• Поддержания температуры какого-либо объекта в заданных пределах.

Принцип работы нагревательного кабеля описывается законом Джоуля-Ленца, который гласит, что при протекании электрического тока по любому резистивному элементу, из него будет выделяться тепловая энергия. Данный процесс обуславливается наличием электрического сопротивления у токопроводящего материала, которое возникает из-за взаимодействия заряженных частиц. Эти частицы создают препятствие направленному движению тока, и при их столкновении происходит выделение тепла.

Основываясь на вышеизложенном, можно сказать, что величина тепловой мощности прямопропорциональна сопротивлению нагревательного кабеля и может выражаться формулой:

• Q – величина выделяемой тепловой энергии;
• I – величина тока, протекающего по нагревательному кабелю;
• R – омическое сопротивление элемента;
• t – время подключения кабеля к электрической сети.

На практике сопротивление конкретного греющего кабеля будет зависеть от материала токоведущих жил, их длины и способа подключения. Все эти параметры обуславливаются конструктивными особенностями различных видов нагревательной кабельной продукции.

Виды

Используемые для подогрева токоведущие элементы подразделяются на резистивные (линейные и зональные), саморегулирующие и индуктивные. Все виды нагревательных кабелей отличаются принципом работы и конструкцией. Рассмотрим более детально особенности каждого из них.

Резистивные линейные.

Линейный нагревательный кабель представляет собой конструкцию из обычного провода, концы которого подключаются к источнику электропитания. Таким образом, линейную модель принципиально можно представить в виде последовательно включенного сопротивления резистивного типа, характеризующегося постоянной мощностью нагрева. По количеству жил он подразделяет на одножильный и двухжильный нагревательный кабель.

Одножильный линейный.

Рис. 1: конструкция одножильного линейного кабеля

Посмотрите на рисунок, одножильные марки состоят из нагревательной жилы с высоким удельным сопротивлением, как правило, стали или ее сплавов. Также сюда входит один или несколько слоев термоустойчивой изоляции, которая не деформируется при нагревании. Такой вид нагревательного проводника может оснащаться экраном для удаления помех, создаваемых ним самим и устройства защиты от замыкания на землю.

Его основным преимуществом является простота и неприхотливость в эксплуатации, также он может контактировать с проводящими конструкциями и подвергаться нахлесту. А к недостаткам можно отнести необходимость использования заводской секции установленной длины (отрезать нужный вам кусок нельзя), необходимость подключать концы секции в одной точке к «+» и «–» или к нулю и фазе.

Двухжильный линейный

Рис. 2: конструкция двухжильного линейного кабеля

Конструктивно двухжильные марки имеют два вывода, подключаемые к источнику электроэнергии. В его состав входят те же элементы, что и в одножильный с одним отличием – в нем находятся две параллельно расположенные жилы вместо одной. Что предоставляет дополнительное преимущество – двухжильный нагревательный кабель, в отличии от одножильного, не нужно возвращать вторым концом секции к месту подключения, что предоставляет определенное удобство при обогреве трубопроводов и других протяженных конструкций.

Резистивные зональные

Зональные кабели представляют собой разновидность резистивного, с тем отличием, что имеет более сложную и функциональную структуру. В сравнении с линейным конструктивно он имеет следующую особенность:

Рис. 3: конструкция зонального кабеля

Как видите на рисунке, зональный кабель так же, как и линейный включает в себя две токоведущие медные жилы, внутреннюю изоляцию для каждой жилы, нагревательную проволоку из материала с высоким удельным сопротивлением, внешнюю изоляцию.

Его конструкция отличается наличием окошек во внутренней изоляции, в которых к токоведущему проводнику подсоединяется нагревательная проволока. Сами окошки расположены на расстоянии 1 – 2м друг от друга. Таким образом, между окошками нагревательный элемент подключается параллельно и воспринимает на себя напряжение сети. То есть на каждый из участков проволоки приходиться по 220 В или та величина, которая подается на греющий кабель.

За счет такого конструктивного решения постоянным сопротивлением должна обладать не вся протяженность, а только проволока, расположенная на участке в 1 – 2 м, получившая название зоны (от чего и берет название данный тип кабеля). Благодаря такой конструкции длина секции может подбираться произвольно в зависимости от ваших личных пожеланий.

Саморегулирующиеся кабели

Саморегулирующийся кабель отличается от предыдущих вариантов и конструктивным исполнением, и принципом работы.

Рис. 4: конструкция саморегулирующегося кабеля

Посмотрите на рисунок, здесь показана конструкция саморегулирующегося кабеля, включающая в себя:

• Внешнюю оболочку, защищающую внутренние элементы от воздействия окружающей среды.
• Токоведущие жилы, на которые подается напряжение от внешнего источника.
• Экранирующая оплетка, защищающая окружающие коммуникации от электромагнитного излучения самого кабеля.
• Слой внутренней изоляции для электрического разделения токоведущих элементов от металлической оплетки для экранированных кабелей или от внешних конструкций при отсутствии экрана.
• Полупроводниковая матрица, представляющая собой непосредственно сам греющий элемент.

Рис. 5: принцип работы полупроводниковой матрицы

Именно эта часть саморегулирующего кабеля является своеобразным датчиком температуры. Чем больше нагрета окружающая среда, тем меньше проводимость нагревательных элементов, величина протекающего через них тока снижается, равно как и величина выделяемого тепла. В этом и выражается функция саморегуляции уровня температуры.

Основным преимуществом такого нагревательного кабеля является его полная автономность – количество получаемой тепловой энергии самостоятельно подстраивается под температуру среды, в которой он находится. За счет чего разные участки нагревательного кабеля будут иметь нелинейную мощность, выдавая нужную вам температуру в конкретной ситуации. Еще одним преимуществом такого типа нагревательного устройства является его произвольная длина. Но к недостаткам стоит отнести то, что продается он стандартными бухтами и не имеет соединительных элементов в комплектации.

Индуктивные нагревательные кабели

Принцип действия такого типа нагревательного кабеля заключается в наведении ЭДС внутри ферромагнитной среды. Конструктивно он состоит из токоведущей жилы, которая наматывается на ферромагнитный сердечник на подобии катушки. При протекании тока по токоведущей жиле в сердечнике будет наводится эдс. Нагревание происходит за счет электрических потерь от тока в проводнике и от потерь в стали по принципу скин-эффекта.

Главным отличием от других типов нагревательных кабелей является соотношение выделяемой тепловой энергии. Здесь потери в меди составляют всего 20%, в то время как в ферромагнитном материале будут теряться остальные 80%. В зависимости от конкретной марки соотношение потерь может отличаться. За счет чего линейная мощность индуктивного кабеля может быть гораздо ниже при обеспечении той же температуры нагрева.

Особенности монтажа

При прокладке нагревательного кабеля важно соблюдать ряд правил, а именно:

• Температура окружающей среды на этапе монтажа системы обогрева должна быть не ниже +15ºС.
• Фиксацию на поверхности следует производить таким способом, чтобы не повредить конструктивные элементы нагревательных участков (заводскими фиксаторами, специальным скотчем, герметиком, мягкими накладками, хомутами и т.д.).
• При формировании трассы или сетки необходимо обеспечивать достаточную площадь обогрева для конкретного объекта в зависимости от его параметров.
• При поворотах нужно следить, чтобы радиус изгиба не превышал шести его диаметров.
• После завершения укладки обязательно проверяйте целостность изоляции и жил путем прозвонки и измерения уровня сопротивления.

Теперь рассмотрим несколько практических советов касательно особенностей прокладки в частных ситуациях. Если нагревательный кабель используется для обогрева кровли или других объектов, где он устанавливается под прямыми солнечными лучами, лучше использовать экранированные марки. Так как у моделей с оплеткой используется куда более устойчивая оболочка, чем у кабелей общего назначения.

При обогреве водостоков, необходимо выбирать место расположения в наиболее холодной точке или с наименее прогреваемой стороны. В горизонтальных желобах нагревающий кабель необходимо устанавливать в нижней части желоба, чтобы теплые массы поднимались вверх и плавили лед выше. В вертикальных трубах водосточной системы со стороны стены здания, как показано на рисунке, так как она прогревается хуже всего:

Рис. 6: Пример монтажа в водосточной системе

Так как нагревательный кабель может располагаться в воде, им можно напрямую прогревать водопроводные трубы или системы отопления. Устанавливают его внутри трубы, как показано на рисунке:

Рис. 7: пример прокладки греющего кабеля внутри трубы

Следует отметить, что монтировать нагревательный проводник внутри канализационных и сточных труб запрещено, так как за него будет цепляться различный мусор. Из-за чего возникнут пробки, ухудшающие проходимость и приводящие к полному перекрытию. Поэтому полимерные и металлические трубы канализации прогреваются посредством установки нагревательных элементов с внешней стороны. Но стоит отметить, что нагревательный провод должен изолироваться от слоя теплоизоляции посредством специальной алюминиевой ленты.

Области применения

Нагревательный кабель применяется для обогрева таких конструктивных элементов:

• – как в бытовых (ванных и кухнях), так и в производственных помещениях;
• крыш зданий, где возникает угроза образования сосулек или скопления снежных масс над тротуарами или пешеходной зоной;
• различных трубопроводов в системах водоснабжения, канализации, отопления и т.д.;
• емкостей и резервуаров для хранения жидких веществ;
• систем водоотведения и дренажа;
• подогрева ступенек зданий, тротуаров и технологических проходов;
• нагревательных матов, ковриков и дорожек;
• аквариумов и террариумов для домашних питомцев.

В промышленной сфере нагревающий кабель может иметь и более специфическое применение, примеры некоторых из них и необходимые параметры для их эффективной работы приведены в таблице ниже:

Таблица: область применения нагревающего кабеля