Принцип работы саморегулирующегося греющего кабеля

Структура

Кабель состоит из металлического проводника, изоляции и полимерной матрицы. Проводник подводит электроэнергию, а матрица адаптируется под изменяющиеся условия. Последняя отвечает за тот факт, чтобы проводник саморегулировался.

Стоит указать, что греющий кабель с саморегуляцией обладает высокой механической прочностью, устойчивостью к влаге и экономичностью при электропотреблении. Он нуждается в том, чтобы была прочная многослойная изоляция. Также он спокойно может работать в воде. Главное — сделать качественную изоляцию специальной термоусадочной пленкой. Экономичность заключается благодаря саморегулирующемуся свойству кабеля, а прочность — благодаря многослойности. Она обеспечивается с помощью двух медных проводников, умного полимера и изолирующего полиолефинового или фторполимерного слоя. Предпоследний слой — медная защитная оплетка, а последний — полиолефиновый слой. Благодаря такому составу, кабель прочный и выносливый.

Обратите внимание! Из-за такого изделия получается надежное приспособление, исправно служащее в течение многих лет при любых обстоятельствах и условиях

Конструктивные кабельные особенности

Как выбрать СНК

При выборе саморегулирующегося термошнура надо обращать внимание на правильность расположения его элементов и их качество. Приобретать нужно продукцию крупных проверенных изготовителей

Стоит опасаться покупки низкокачественных изделий производства малоизвестных фирм. При выборе СНК надо обращать внимание на следующие параметры.

Внутренняя изоляция

Она должна обладать хорошей теплопроводностью и иметь плотную структуру. По возможности нужно измерить её сопротивление. Нормативная величина равна 1 Ому.

Экран

Должно быть обязательное наличие экранированной оплётки. Её отсутствие говорит о том, что потребителю предлагают некачественную продукцию. Экран не только придаёт самрегу жёсткость, но и является элементом заземления.

Внешняя оболочка

Вид верхнего защитного слоя зависит от условий монтажа кабеля. Для прокладки внутри водопроводных труб СНК должен быть покрыт оболочкой из фторопласта. Если укладка провода происходит на крыше в качестве снегозащиты, то термошнур надо выбирать с оболочкой из термопластика или полиолефина, устойчивых к ультрафиолету.

Степень нагрева кабеля

Кабель саморегулирующийся по уровню нагрева выбирают в зависимости от условий его эксплуатации. Различные типы термокабелей могут греться от +650С до +1900С.

Так, со средней температурой нагрева СНК применяют в трубопроводах большого диаметра или на кровлях домов. Маломощными термошнурами утепляют водопроводы небольшого диаметра. Высокотемпературные обогреватели применяют на промышленных предприятиях.

Сертификат

При покупке СНК нужно поинтересоваться наличием сертификата качества изделия. Производитель указывает в нём степень огнестойкости, взрывобезопасности и срок службы проводной продукции.

Обратите внимание! Отсутствие сертификата на СНК может быть уловкой сбыта некачественной продукции. Если в его предъявлении отказывают по разным причинам, то лучше отказаться от покупки

Технологические характеристики кабеля

Саморегулирующий провод, производится несколькими моделями, которые имеют свои особенности. Поэтому при выборе модели, нужно учитывать соответствуют ли ее технологические характеристики с областью применения.

Мощность кабеля

Мощность провода может быть разной. Это зависит от видов модели. В среднем минимальная мощность на 1 кв.м. составляет – 5 Вт., максимальная – 150 Вт. Но, не стоит забывать, чем выше мощность, тем больше потребление электроэнергии. Поэтому при выборе кабеля стоит учитывать климат региона проживания. Для жителей северных областей рекомендуется использовать кабеля высокой мощности. Для южных регионов достаточно будет смонтировать кабель малой мощности, иначе теплоотдача будет та же, а затраты на потребление электроэнергии возрастут.

Температура кабеля

Еще одной исходной точкой при выборе кабеля является его рабочая температура. По уровню нагрева они делятся на три вида:

• низкотемпературные – 65 °С;
• среднетемпературные — 120 °С;
• высокотемпературные — 240 °С.

Для защиты водопровода достаточно будет выбрать саморегулирующий кабель с малой мощностью и температурой. Для других целей, мощностью не менее 25 Вт, и температурой от 120 °С.

Область использования саморегулирующего провода

Изначально, нагревательные кабеля использовались в качестве защиты трубопроводов и канализаций, от промерзаний. Все дело в том, что при отсутствии возможности углубить или обеспечить трубы теплоизоляцией, в них под действием холода леденела вода, которая по физическим свойствам расширялась, тем самым нанося вред.

В настоящее же время саморегулирующие кабеля имеют обширную сферу применения. Условно их можно разделить на следующие области:

1. Промышленные цели. Здесь саморегулирующий провод защищает бытовые трубопроводы, вентили, счетчики воды и другие элементы, где присутствует вода. Для этого нагревательный кабель соединяют с питающим, у которого находится евро – вилка, за счет которой происходит подключение к электросети.
2. Защита кровли и водостоков. В этом случае для предотвращения наледи и сосулек, нагревающий кабель укладывается по краю всей площади крыши.
3. Обогрев дорожек и теплиц. Чтобы при заморозках на площадках возле дома не образовалось гололеда, а рассада не пострадала от холода, саморегулирующий кабель заливают в цемент или закапывают в грунт.
4. Не стандартное использование. Многие потребители используют саморегулирующий провод, как дополнительный источник тепла. Для этого его вплетают в мягкую мебель, коврики для ног или даже подушки.

Как видно данный провод можно использовать для разных целей, все зависит от смекалки потребителя.

Прокладка и подключение

Мы рассмотрели все самые важные вопросы, начиная от принципа действия саморегулирующего греющего кабеля, до вопросов его выбора. Осталось узнать, как осуществляется его установка. Сначала обсудим самый интересный способ – внутри трубы.

Скрытая укладка внутри трубы

Перед нами самая интересная задача – уложить саморегулирующий греющий кабель для водопровода внутри трубы. Находясь в нагретом состоянии, он не даст трубе замерзнуть и лопнуть. Давайте посмотрим, как это делается. Нам понадобятся следующие материалы и инструменты:

Подобная схема подключения требует куда больших усилий, но дает несоизмеримый прирост в КПД

• Саморегулирующий греющий кабель подходящей длины;
• Острый нож для снятия изоляции;
• Термоусадочная пленка для изоляции проводников;
• Резиновый сальник;
• Тройник для установки саморегулирующего кабеля внутрь трубы;
• Фен для усадки пленки;
• Электрический провод с вилкой.

Для начала определяем место ввода – это может быть внутренний или наружный участок (здесь все индивидуально, смотрим по ситуации).

Конечный участок располагается там, где труба уходит в землю или заходит в другое здание.

Помните, что на всем протяжении не должно быть кранов и вентилей, так как они могут повредить саморегулирующий греющий кабель.

Особая муфта, используемая при подключении. Купить можно в любом сантехническом магазине

Если водопроводная труба поднимается из пола и отправляется дальше по горизонтали, то это облегчит прокладку – режем трубу и устанавливаем в этом месте тройник.

Далее насаживаем на кончик саморегулирующего греющего кабеля термоусадочную трубку и нагреваем ее строительным феном – этот кончик должен быть надежно герметизирован, чтобы избежать контакта воды и токоведущих частей. Через верхний отвод заводим в него саморегулирующий греющий кабель, не забыв надеть на него сальник.

Далее проталкиваем кабель на необходимую длину – ее нужно рассчитать заранее и с небольшим запасом. На другом конце нам нужно смонтировать провод с вилкой. Аккуратно снимаем изоляцию и оплетку, чтобы у нас виднелись два проводника – к ним мы припаиваем провод, не забыв надеть на него соединительную муфту из термоусадочного материала (после пайки надеваем ее и обдуваем горячим воздухом из фена).

Теперь фиксируем сальник, открываем подачу воды, проверяем отсутствие протечек в месте нашей работы. Если все хорошо, включаем провод с подключенным к нему саморегулирующим греющим кабелем в сеть. Несмотря на то что теперь водопровод защищен от замерзания, настоятельно рекомендуется обмотать трубу теплоизоляцией. Помните, что хорошая защита – это многоступенчатая защита.

Открытая наружная укладка

При необходимости, можно уложить саморегулирующий греющий кабель снаружи водопровода. Им обматывают не только сами трубы, но и установленные на них фланцы, соединительные муфты и вентили. Самый простой вариант – проложить несколько саморегулирующих кабелей параллельно трубе, закрепив их с помощью алюминиевого скотча. Также возможна укладка спиралью или двойной спиралью, что только увеличивает эффективность обогрева.

Крепить греющий кабель при таком подключении — сплошное удовольствие. Главное не скупиться на алюминиемый скотч

Вы можете использовать и двойной способ укладки – один греющий кабель уложить параллельно, а вторым обмотать трубу по спирали. К трубе он приматывается с помощью все того же алюминиевого скотча, колечками через каждые 20-30 см. После того как намотка будет завершена, накладываем скотч на кабель по всей его длине – так мы добьемся максимальной эффективности системы.

После того как вы уложите саморегулирующий греющий кабель на водопроводную трубу и выполните все необходимые электрические подключения, оберните полученное хозяйство слоем теплоизоляции – это воспрепятствует уходу тепла в атмосферу. Также существуют рекомендации по установке на систему обогрева системы водоснабжения защитных автоматов – они предотвратят утечку электроэнергии при разгерметизации изоляции.

Подбор кабеля

Из чего состоит система кабельного обогрева цистерн:

• греющий кабель;
• соединительные коробки, ленты;
• хомуты, кронштейны;
• коробки со световыми индикаторами.

Провод может использоваться двух видов: саморегулирующийся или резистивный. Резистивный провод постоянно выдает одинаковую теплоту, если на управляющем шкафу не установлен резистор. Система снабжается терморегулятором и датчиком температуры.

Саморегулируемый кабель имеет в своей комплектации полупроводниковую матрицу, которая позволяет при изменении температуры изменять мощность теплового излучения.

Резистивный кабель дешевле по стоимости, но он не так эффективен, с ним сложнее точно контролировать температуру среды. Саморегулируемый провод более дорогой, но в эксплуатации он удобнее.

Расчет длины термопроводов

В основном обогревающий кабель используют не по всей длине трубопровода, а для определенных участков, которые расположены на недостаточной глубине и могут промерзать в зимний период. Поэтому, чтобы правильно рассчитать длину провода, вывели такую формулу:

Д.к = K.з * Д.у.т. * Тп.уд. / М.п.

Где:

Д.к. – длина кабеля;

К.з. – коэффициент запаса;

Д.у.т. – длина участка трубопровода;

Тп.уд. — удельные теплопотери (Вт/м);

М.п. – мощность провода.

Если диаметр и длину трубы, а также среднюю температуру, между водой в трубах и внешней средой можно измерить самостоятельно, то остальные значения нужно будет предварительно найти.

Коэффициент запаса

Для каждого вида нагревающих проводов существует определенный коэффициент запаса с дополнительным оборудованием.

У саморегулирующих проводов, он составляет – 1,1.

У резистивных – 1,2.

Расчет удельной мощности

Для расчета мощности греющего термопровода понадобятся такие значения, как: толщина изоляционного слоя, диаметр трубопровода и средняя величина, между температурой теплоносителя и самой низкой температурой в регионе. Без определенных знаний произвести этот расчет довольно сложно, поэтому можно опереться на следующие ориентировочные данные, где приведены соотношения диаметр труб и мощности:

• 15-25 – 10 Вт/м;
• 25-40 – 16 Вт/м;
• 40-60 – 24 Вт/м;
• 60-80 – 30 Вт/м;
• 80 и более – 40 Вт/м.

Здесь стоит отметить, что величина мощности, не должна быть меньше теплопотерь.

Расчет теплопотерь

Расчет удельных теплопотерь выполняется по нормативной плотности теплового потока, через поверхность трубы и его утеплителя. В методике, для тепловых потерь на один кубический метр, применяется следующая формула:

Тп.уд. = (2 * 3,14 * К.т.к. * Д.у.т. * (Тем.вн. – Тем.нар.))/(Д.п. * (Об.тр.из. / Об.тр. )) * 1,3

Где:

К.т.к. – коэффициент теплопроводности изоляции кабеля – 0,04 Вт/(м*С);

Д.у.т. – длина участка трубы, в метрах;

Тем.вн. — температура воды в водопроводе;

Тем.нар — температура внешней среды;

Д.п. – длина провода;

Д.тр.из. – диаметр трубы с теплоизоляцией;

Д.тр. — наружный диаметр трубы.

После того, как будут найдены все значения, их необходимо в соответствующем порядке подставить в формулу и произвести расчет длины греющего кабеля для определенного участка трубы.

Ознакомившись со всей последовательностью, у новичков, больше не возникнет вопроса, как выбрать и рассчитать кабель для обогрева труб. Что в свою очередь позволит сэкономить на услугах специалиста, произвести правильный монтаж и обеспечить трубам качественный обогрев.

Рекомендации по монтажу

Кабель устанавливают на поверхности цистерны. Для этого на ней закрепляют несущую конструкцию (сетка, жгуты, сварка и другие варианты), на которой монтируется провод. Для этого может использоваться монтажный скотч или хомуты. Если планируется, что бак не будет заполнен полностью, то укладывать обогрев лучше в его нижней части. Траектория рекомендуется змеевидная, с допустимым изгибом.

Как простой в установке и удобный в эксплуатации способ, кабельное отопление практически не имеет конкурентов. Это вариант, который отлично подходит для обогрева всех емкостей до нужной температуры, которые хранятся на улице. Наша компания предлагает широкий выбор моделей греющего кабеля. Инженеры могут помочь выполнить расчет, чтобы сделать вашу систему наиболее эффективной.

Особенности конструкции саморегулирующего кабеля

Саморегулирующий кабель отличается от других нагревательных проводников, не только принципом работы, но и своей особенностью конструкции. Состоит он из определенных элементов, таких как:

1. Двух металлических жил. В их задачу входит обеспечить провод электроэнергией.
2. Саморегулирующей матрицы. В функции этого элемента входит выполнять регулировку и нагрев температуры. Располагается матрица параллельно между двумя проводниками, где подключившись к ним, она получает необходимую электроэнергию.
3. Изоляционного слоя. В его функции входит не допустить утечку тепла.
4. Экранирующей оплетки. Данный элемент выполнен из металла, который защищает устройство от электромагнитных воздействий
5. Внешней оболочке. Это покрытие предназначено для защиты всей конструкции кабеля от технических повреждений.

За счет такой конструкции саморегулирующий провод имеет хорошую устойчивость к разным повреждениям, что в свою очередь обеспечивает долгий эксплуатационный срок.

Но особенностью данной конструкции все — же является матрица. Это обусловлено тем, что каждый ее участок, может выполнять отдельные функции. То есть она прогревает провод не по всей длине, а только необходимых областях. Таким  образом, один участок провода может быть холоднее другого или наоборот горячее.

Также стоит отметить, что саморегулирующий провод может иметь произвольную длину. Поэтому при его покупке не нужно проводить предварительные расчеты. Если кабель окажется длиннее, его можно будет (без опаски за работоспособность) самостоятельно укоротить. Такая особенность заключается в том, что у кабеля каждый сантиметр задействован в работе, поэтому даже при его поломке он будет продолжать выполнять свои функции.

Где используется

Саморегулируемый греющий кабель используется в любой проводке для частной нужды, коммерческой организации и промышленности. Применяется, чтобы обогревать канализацию, водопровод, трубу и систему пожарного тушения и повышенной опасности, поскольку может нагреваться. Также он защищает промышленную систему от промерзания, кровлю и водостоки от наледи с сосульками и замерзания ливневок. Он используется для системы теплого пола и теплых степеней.

Использование кабеля в быту для защиты труб от промерзания

В целом, саморегулируемым греющим кабелем является кабельный элемент, состоящий из медного проводника и полимерной матрицы. Он обладает выносливостью и прочностью. Работает благодаря внутренней электроизоляции, саморегулируемой греющей матрицы, токоведущим жилам, наружной оболочки и экранирующей оплетки. Подключается с помощью открытой и скрытой наружной и внутренней укладки трубы. Используется как в быту, так и в промышленности.

Как произвести монтаж

Утепление водопровода – задача сложная, но не терпящая отлагательств. Для этой цели и используется греющий кабель. Температуру кабельного обогрева можно изменять, варьируя величину сопротивления устройства. Греющий кабель можно установить как внутри трубы, так и снаружи. В любом случае его подбирают с таким расчетом, чтобы потери тепла водопроводной сети не превышали количества тепла, выделяемого системой.

Кабель можно укладывать параллельными рядами либо спиралью. Крепление обеспечивается стягивающей металлической сеткой или липкой лентой. Для лучшего сохранения тепла снаружи трубу с нагревательным кабелем обматывают фольгой. С задачей монтажа греющего кабеля лучше всего, конечно, справятся специалисты.

Проблемы эксплуатации резервуаров в зимнее время

Если в емкости до зимы хранится жидкая среда, то сохранить ее температуру можно с помощью обогрева и теплоизоляции. В оптимально построенной системе должны присутствовать обе составляющие. Одной лишь изоляции недостаточно, но и один только обогрев будет неэффективен из-за больших теплопотерь.

В резервуаре, который в холодное время года не отапливается, возможны различные проблемы:

• кристаллизация среды;
• коагуляция частиц с выделением осадка;
• образование конденсата;
• изменения физических и химических свойств продукта.

Подогрев нужен, чтобы обеспечить нужную температуру, компенсируя теплопотери. Он не используется для нагревания среды до более высокой температуры. Кабельный подогрев является оптимальным решением для цистерн, которые хранятся вне отапливаемых помещений. Он прост в монтаже, но экономичен в применении.

Проведение расчетов

Чтобы найти теплопотери и вычислить требуемую мощность греющего кабеля, нужно выполнить некоторые расчеты. Какие величины понадобятся:

• температура внутри (Tв) и снаружи (Tн) цистерны;
• площадь поверхности емкости (S);
• толщина изоляционного слоя (d);
• параметр теплопроводности изоляции (λ).

Как рассчитать площадь?

Площадь поверхности цилиндра, которым является цистерна, считается так: S=2*π*R(h+R), где R – радиус, h – это высота емкости. Если расчет делается на водопровод, то считают площадь без основания. Радиус равен половине диаметра.

Как считать обогрев емкостей

P=S*R*Δt*k, где R=λ/d – тепловое сопротивление изоляции, а Δt=Tв-Tн – разница температур, k=1,25 – коэффициент запаса.

Пример расчета

Исходные данные:

• Tв (температура внутри) = 10°С;
• Tн (температура снаружи) = -20°С;
• S=15 кв. м;
• d=0,15 м;
• λ=0,05 Вт/м°С
• Δt=10- (-20)=30;
• R=0,05/0,15=0,33;
• P=15*0,33*30*1,25=185,6.

По итогам расчетов ясно, что потребуется кабель мощностью 185,6 Вт.

Важно!

Для упрощения расчета обогрева емкостей и резервуаров, компания “Тепловые Системы” рекомендует использовать специальную программу расчетов TSCalc. Данная программа позволяет рассчитать метраж греющего кабеля и требуемую мощность исходя из исходных данных обогреваемого объекта.

Производители и цены

В настоящее время, выпуском саморегулирующих кабелей занимаются многие производители: Lavita, E&STEC, Raychem, Ensto, ССТ и многие другие. Разнообразный ассортимент позволяет выбрать продукцию, которая подходит для выполнения любых задач.

Продукция фирмы Lavita:

Особенности подключения

Вас, как и многих начинающих домашних мастеров, может заинтересовать вопрос о том, как подключить греющий саморегулирующийся кабель. Принцип проведения таких работ очень прост. Подключение осуществляется к сети 220. В этом случае задействуются токопроводящие жилы. Второй конец изолируется, чтобы исключить контакт между токопроводящими жилами. Понадобится еще и оплетка на заземление.

Какой способ подключения будет использоваться, зависит от того, какие инструменты у вас есть в наличии и как вы планируете использовать кабель. Однако схема остается одинаковой. При подключении вы можете использовать клеевой комплект муфт и кабели без экрана. Если прокладка осуществляется внутри трубы, то изделие будет отличаться наличием концевого колпачка. Нагревательный кабель запитывается от сети. Заземление нужно будет подключить, если кабель экранированный

Важно не забыть загерметизировать конец

Принцип действия

Принцип действия устройства – это использование свойства матрицы греющего саморегулируемого кабеля. Две параллельные токопроводящие жилы заключены в пластину. Это проводящий полимер, который меняет своё электрическое сопротивление прямо пропорционально изменению температуры внешней среды. В некоторых моделях проводники вместо пластины соединены спиральными матричными нитями. Чтобы понять, как работают саморегулирующиеся нагревательные кабели, надо рассмотреть несколько видов обогрева.

Устройство СНК

Пример с тёплыми полами

Комфортная температура нагрева напольного покрытия – это 36-380С. Чтобы подобрать длину и мощность СНК, применяют особую методику теплового расчёта. Пока будет включён самрег, в помещении будет установлена стабильная комфортная температура. Единственным недостатком таких тёплых полов является отсутствие возможности регулировки уровня прогрева.

Саморегулируемый греющий кабель для тёплых полов

Пример с водопроводом

СНК обогревает водопроводную трубу на определённом уровне. Когда температура воздуха начинает понижаться, одновременно падает сопротивление матрицы, что вызывает увеличение силы тока, протекающего в медных жилах самрега. Вследствие чего увеличивается степень нагрева проводников. При повышении температуры процесс протекает в обратном порядке.

Монтаж СНК снаружи трубопровода

Пример с обогревом кровли

Общеизвестно, какую опасность представляют скопившиеся массы снега на крышах домов и висящие сосульки. Саморегулирующаяся система обогрева кровли представляет собой СНК, уложенный особым способом. Форма раскладки самрега зависит от конфигурации крыши.

Уровень прогрева кровли постоянно корректирует саморегулируемый кабель. Это обеспечивает постепенное таяние снежного покрова и стекание его в виде талой воды.

Наружные СНК для водостоков и кровли

Важно! При таком способе обогрева кровли достигают две цели. Снежные осадки не скапливаются на крыше и не создают риск падения снежных массивов на людей, в то же время кровля дома не подвергается чрезмерной снеговой нагрузке

Преимущества и недостатки

Плюсы:

1. Не требует сложных расчетов при монтаже. Это позволяет значительно сэкономить на проекте.
2. Не требует регулировки температуры. Свои функции он выполняет без участия человека.
3. На разных участках, температура увеличивается только при необходимости. За счет этого значительно сокращается потребление электроэнергии.
4. Устойчив к перепадам температуры и к химическим воздействиям.
5. Никогда не перегорает. Абсолютно пожаробезопасен.

Единственный недостаток — это его стоимость.

Стоимость саморегулирующего намного превышает стоимость резистивного. Но это впечатление обманчиво. Огромный срок службы и экономичное электропотребление позволяет окупить все первоначальные затраты.

Монтаж и подключение

Существует 2 основных способа монтажа — внутренний и внешний.

Внутренний способ

При таком способе, электрокабель закладывают непосредственно в трубу. Этот способ применяется для труб с небольшим диаметром — до 50 сантиметров. Если трубопровод уже смонтирован и уложен под землю и к нему нет прямого доступа — это единственный возможный способ укладки.

Внешний способ

спиральная укладка

Это наиболее распространенный способ укладки. Электрокабель прикрепляют к поверхности трубы. Если диаметр трубопровода небольшой, применяют линейный способ укладки. При этом, длина необходимого кабеля равна длине трубопровода.

При большом диаметре трубы, применяют спиральный способ. Электрокабель наматывают вокруг трубы с определенным шагом.

Закрепляют его на трубе с помощью алюминиевого скотча. Для надежного крепления, рекомендуется всю поверхность трубы обматывать скотчем. Сохранить тепло можно с помощью теплоизоляционного материала. Это позволит существенно сэкономить на электроэнергии.

Пошаговая инструкция в картинках:

Способ подключения очень простой. Токопроводящие жилы подключают к сети 220V. Второй конец тщательно изолируют

Важно не допустить соприкосновения 2 жил

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin