Особенности и пример расчета электрического нагревательного кабеля для водопроводных труб

Экстремальные морозы и недостаточно глубокое заложение систем водоснабжения могут привести к их выходу из строя. Защиту от замерзания может обеспечить кабельный подогрев. Мастер сантехник может его смонтировать, как на этапе заложения водопровода (наружная установка), так и в уже засыпанный трубопровод (внутренняя установка).

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 на достаточную глубину, 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.

Видно

В сюжете - Греющий кабель для водопровода.

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 клейкая лента;
• 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.

Видно

В сюжете - Как проложить греющий кабель на трубу.

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 седелку.
• В крутить в нее врезку.
• 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 запорные вентили.

Видно

В сюжете - Как смонтировать саморегулирующийся греющий кабель внутрь водопроводной трубы.

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 теплоизоляция 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.

Длину кабеля можно рассчитать по следующей формуле: L = 1/3 x Ltp x Q удельн. /P удельн., в которой

• 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.

В продолжение темы посмотрите также наш обзор Как утеплить скважину на зиму