Как работает саморегулирующийся кабель для обогрева труб

В зимнее время года кровля, карнизы, водопроводные, канализационные и водосточные трубы, да и многие другие коммуникационные элементы, склонны замерзать. Проблема заключается в том, что когда температура воздуха опускается ниже нуля, вода снаружи и внутри многих труб быстро замерзает. Образующийся лед мешает функционированию коммуникаций, а лед на крышах и карнизах — отдельная, всем известная и весьма острая проблема. Все эти проблемы помогает решить саморегулирующийся греющий кабель.

Саморегулирующийся греющий кабель, как следует из его названия, способен автоматически подстраивать степень оказываемого им подогрева. Причем разные участки кабеля, будучи установлены на различных элементах, находящихся при различной температуре, будут иметь именно ту температуру, какая необходима для поддержания правильной температуры подогреваемой поверхности. Чем ниже температура объекта подогрева — тем сильнее разогреется соответствующий участок кабеля. Чем выше температура подогреваемого объекта — тем слабее греть его будет кабель.

В конструкции саморегулирующегося подогревающего кабеля имеются две проводящие жилы из меди крупного сечения, они расположены вдоль кабеля по его краям, через них на греющие элементы кабеля подается питание. Между жилами по всей длине кабеля находятся поперечные проводники (собственно греющие элементы), присоединенные к жилам. Получается, что все поперечные проводники соединены друг с другом параллельно и параллельно получают питание. Данная матрица элементов служит саморегулирующимся нагревателем кабеля.

Вся конструкция параллельных нагревателей, с питающими их медными проводами по бокам, обернута слоем термозащитного материала. Сверху размещен экран по типу оплетки, он при монтаже заземляется и предохраняет кабель от электромагнитных воздействий извне. Наружное покрытие кабеля — механически изолирующая защита.

Функционирование греющего саморегулирующегося кабеля базируется на элементарном свойстве всех обычных проводников. При прохождении тока через любой проводник, он разогревается, так как выделяется джоулево тепло. При этом сопротивление проводника возрастает, следовательно при неизменном питающем напряжении ток уменьшается, соответственно уменьшается и потребляемая проводником мощность.

Тот участок греющего кабеля, который закреплен на более разогретом месте, обладает большим сопротивлением, и через его элементы течет меньший ток, кабель нагревается меньше, и место где он установлен подогревается меньше. А в тех местах где температура ниже — в более холодных местах — участок кабеля отличается меньшим сопротивлением (большей проводимостью), ток через этот участок течет больший, кабель разогревается сильнее, и греет это место более интенсивно.

В результате, уложив кабель например на карнизе или трубе, и включив его, сначала получаем полную мощность разогрева, а по мере прогрева — потребляемая кабелем мощность постепенно снижается.

Здесь нет автоматики, которая бы управляла температурой кабеля. Кабель попросту изменяет свое сопротивление — так и регулируется мощность. Он работает постоянно, нет моментов полного отключения и включения. Допустим, греющим кабелем зимой оснастили часть примыкающей к дому канализационной трубы с тем чтобы поддерживать ее температуру на уровне примерно +3 °C дабы не допустить промерзания. Кабель будет работать непрерывно, регулируя интенсивность тока, он не будет отключаться по достижении указанной температуры.

Мощность на метр длины греющего кабеля может составлять всего 5-10 Вт, тогда как самые мощные модели достигают 150 Вт мощности на метр. Это не очень большая мощность, позволяющая держать кабель включенным постоянно на протяжении всего морозного периода. При этом важно помнить, что ресурс греющего материала ограничен, и лучше сразу установить термостат, чтобы кабель не был включен, когда в этом нет необходимости, то есть когда температура воздуха стала выше нуля.

Использованием систем для оттаивания при прокладке водопровода удивить кого-нибудь сейчас уже сложно. Времена замёрзших коммуникаций постепенно уходят в прошлое. Отрицательные температуры оказывают всё меньшее влияние на коллекторы. Происходит это потому, что к магистралям присоединён саморегулирующийся греющий кабель для обогрева труб. Инструкция допускает применение такого устройства в частных домах и на промышленных объектах.

Назначение приспособления

Провод, который не даёт жидкости замерзать в недрах трассы, преобразует электричество в тепло, а находится он может как внутри, так и снаружи магистрали. Отдельные участки (вентили, запорная арматура) также находятся под его влиянием, не теряя работоспособности.

Обычно утепляют трубопроводы, которые располагаются неглубоко под землёй или над её поверхностью, что вызывает промерзание и остановку течения с последующим возможным разрывом металла. Особенно коварно ведут себя водостоки во время оттепелей.

Среди причин, ведущих к таким неприятным последствиям, стоит назвать недостаточное утепление, уклон и излишнюю кривизну. В этих и других случаях стоит предусмотреть подогрев трубопроводов саморегулирующимся кабелем. Кроме того, применение его различных модификаций возможно ещё в таких условиях и ситуациях:

• Прогрев резервуаров.
• Удаления льда с кровель и водостоков, ступеней, дорожек и пандусов.
• Монтаж тёплых полов.
• Отопление почвы в теплицах.
• Для сырых помещений — предотвращение запотевания окон и зеркал.

Устройство и принцип действия

В конструкции саморегулирующегося кабеля для обогрева труб нет ничего сложного.

Он состоит из таких элементов:

• Одной или двух медно-никелевых жил.
• Греющей полупроводниковой подушки, обеспечивающей трансформацию тока в тепло при изменениях температуры окружающего пространства.
• Пластиковая защитная изоляция.
• Экран.
• Внешняя огнеупорная оболочка, изготовленная из полимеров с высоким сопротивлением огню.

Такая многослойная конструкция обеспечивает прочность и пожаробезопасность изделия. Есть варианты, когда в качестве дополнительной защиты размещают добавочный пласт из дренажных или спиральных жил, различного волокна или алюминиевой фольги.

Работает прогревочный саморегулирующийся кабель при помощи законов физики, когда электричество, текущее по жиле из металла, нагревает её. А она, в свою очередь, передаёт тепло пространству вокруг себя. Процесс, в который внедрили пластиковый компонент, оптимизируется благодаря сопротивлению материала:

• Чем сильнее нагрев, тем больше сопротивление и сила тока.
• Понижение температуры ведёт к росту сопротивления и уменьшению токов.

Классификация продукции

Есть несколько характеристик, по которым происходит выбор нагревательного провода. Для каждого конкретного случая следует рассмотреть свой вариант. Нужно иметь в виду меры предосторожности и технические рекомендации к расположению и подключению изделия.

В этой категории представлены два вида кабеля для поддержания труб в теплоте. Наиболее простой называется резистивная конструкция, составленная из одной или двух проводящих жил, скрытых под изолирующим слоем. Такой провод обеспечивает постоянную мощность и сопротивление по всей длине. Эти параметры задаются изготовителем и неизменны независимо от окружающей температуры.

Подобную продукцию лучше всего использовать на небольших участках с преобладанием одинаковых погодных условий. В связи с этим следует сказать и о характерных чертах кабеля:

• Он быстро и стабильно обогревает даже в сложной обстановке.
• Работает от 10 до 20 лет при соблюдении правил укладки и должном обслуживании.
• Недорого стоит.

Однако нужно говорить и о недостатках в использовании. Главными из них являются:

• Сложная укладка, подбор и сниженная эффективность из-за того, что выпускают такой кабель стандартной длины.
• Его невозможно обрезать или нарастить. При любом повреждении приходится менять весь кусок целиком.
• Категорически запрещено перехлёстывание провода.
• Высокое потребление электричества.
• Для настройки температуры нужно дополнительное оборудование — термостаты.

Более сложную структуру имеет саморегулирующийся кабель для обогрева труб. Его особенностью стала специальная пластина из особого материала с двумя проводниками по краям. Пластик реагирует на температурные колебания и изменения в сопротивлении во всех точках трассы. За счёт этого происходит регулировка интенсивности нагрева на разных участках магистрали. Набрав нужную температуру, пластина, являющаяся своеобразным термостатом, снижает её до остывания и запускает процесс снова.

У подобного кабеля есть как положительные, так и отрицательные черты. Среди плюсов:

• Высокая надёжность, экономичность и энергоэффективность.
• Возможность формирования дистанции любой протяжённости, соединяя отдельные куски без снижения эксплуатационных характеристик. Минимальная длина отрезка — 200 мм.
• Нет проблем с заменой повреждённого участка.
• Нагрев происходит быстро и плавно, что способствует увеличению сроков службы кабеля.
• Простота монтажа.
• Отсутствие перегрева при перехлёсте.

Единственным недостатком является невозможность размещения в таких условиях, где повышение температуры должно происходить быстро. В качестве примера можно привести обустройство системы тёплого пола.

Требования к укладке

На практике применяются два вида монтажа — наружный и внутренний. В первом случае провод наматывается на трубу или крепится вдоль неё, во втором расположен внутри магистрали. Для последнего способа форма сечения жил не важна. Если размещать его поверх трассы, то лучше приобрести ленточный образец. Это даст возможность обеспечить оптимальное взаимодействие сторон коллектора и кабеля.

Инструкция также оговаривает мощность, которую он должен выдерживать. Если проектируется небольшой бытовой водопровод, то цифры будут такие:

• Для магистралей диаметром от ½ до ¾ дюймов — 17 Вт/м.
• Если коллектор чуть массивнее — ¾−1 ½ дюйма — 27 Вт/м.
• Внутреннее расположение потребует минимальной мощности в 10 Вт/м.

Наружный монтаж

Укладка шнура вдоль нижней части трубы является самым распространённым вариантом при утеплении систем водоснабжения и канализации. Такой способ не допускает возможных повреждений кабеля в результате механических воздействий.

Ещё одной причиной, по которой преимущество отдаётся именно этой методике, является то, что оседающие внутри коллектора массы требуют большего прогрева. При недостатке теплоты увеличить температуру можно так:

• Сформировать из кабеля спираль вокруг трубы.
• Купить более мощное изделие.
• Протянуть несколько ниток термошнура.

Закрепить на поверхности кабель можно различными способами. Выбор варианта зависит от материала, из которого изготовлена труба. Если это пластик, то подойдёт алюминиевый скотч, обёрнутый вокруг трассы через одинаковые промежутки так, чтобы провод был натянут, не провисал. Затем нужно проклеить его вдоль оси тем же материалом.

Металлические трубы потребуют применения липкой ленты, устойчивой к высокой температуре или бандажа из пластмассы. Расположение шнура на изгибах нужно выбирать поближе к внешнему радиусу поворота. Особого внимания потребует укладка в тех местах, где расположены компоненты трубопровода из фитингов, кранов, фланцев и прочих утолщений. В таких позициях придётся подбирать особую схему укладки.

Внутреннее расположение

Для подобного способа обогрева трубопроводов нужно приобретать продукцию, изоляция которой будет усиленной. Там, где планируется заход кабеля, располагается тройник с уплотнительной втулкой. При изготовлении такой системы подогрева следует учесть, что все компоненты нужно собрать и нанизать на кабель до его включения в сеть и нагрева.

Следующим шагом будет аккуратное проталкивание шнура внутрь канала на нужную длину и сборка сальника. Для герметичности место заведения рекомендуется плотно обжать. Запрещено протаскивать провод сквозь узлы запорных элементов.

С помощью этого способа можно обеспечить незамерзающие условия на прямых участках трассы или коротких отрезках с небольшим количеством поворотов. Ещё одним недостатком подобной методики является то, что, несмотря на малые размеры провода, он существенно уменьшает внутреннее рабочее пространство коллектора и затрудняет его очистку при засоре.

Необходимость изоляции

Применение обычной минваты для укладки вокруг обогревающего провода не рекомендовано из-за чувствительности к попаданию внутрь пласта жидкости. В этом случае она разбухает и утрачивает начальные характеристики. Не стоит брать для работы и такие материалы, которые не переносят существенную механическую нагрузку, например, поролон. Их можно применять при обустройстве открытых коллекторов или при прокладке в особых каналах.

Самым практичным укрывным материалом является пенополистироловая специальная скорлупа. По внешнему виду и форме она практически полностью повторяют контур трубы, что позволяет ей наиболее плотно прилегать к поверхности коллектора. К тому же такой материал устойчив к влаге, нагрузкам и характеризуется хорошей тепловой изоляцией.

Производить установку подобных блоков нужно непосредственно после укладки провода. Таким образом можно исключить вероятность случайного его повреждения. Места стыков скорлупы стоит обработать герметиком. Выполнение всех требований позволит надёжно защитить от промерзания водопроводную систему жилища в холода.

Ошибки при установке и обслуживании

Из-за того, что жилы кабеля медные, работать с ним нужно аккуратно, не создавая лишних изгибов. Это может привести к обрыву токопроводящего элемента, и провод придётся заменить. Не прочнее и полимерная основа кабеля, замерзающая при минусовых показателях окружающего воздуха.

Снижение пластичности, вызванное морозами, приводит к растрескиванию и повреждению даже при небольшом механическом воздействии. Поэтому производить укладку рекомендуется при температуре не ниже -5 градусов. Если же подобного мероприятия не избежать в более холодный день, то перед началом работ провод нужно включит в сеть для того, чтобы слегка прогреть его, придать мягкости.

Обогревающий кабель не прихотлив в обслуживании во время срока использования. Но несколько правил, которые будет нелишним выполнять, имеются:

• Укладка термошнура в зоне покоя для минимизации физических воздействий.
• Устранение вибраций или нажимов.
• Периодический контроль изоляции и сопротивления в кабеле.
• Визуальный осмотр поверхности, качества крепёжных деталей.
• Использование продукции, известной на рынке. К таковой можно отнести товары под брендами Handy Heat (Дания), Lavita (Южная Корея), Nelson (США), Nexans (Норвегия), Heatline (Россия).

Такие меры продлят срок жизни кабеля и всей трубопроводной системы. А это значит, что в долгие зимние дни и вечера семья не останется без воды и канализации.

Здесь вы узнаете:

Вода обладает одним интересным свойством – при замерзании она не сжимается, а наоборот, расширяется. Благодаря этому зимой лопаются водопроводные трубы, а в погребах в трескучие морозы взрываются банки с огурцами.

Поэтому пролегающие по уличной территории или неглубоко под землей трубы на зиму опустошают, чтобы они не полопались. Для их защиты применяются самые разные средства, в том числе и саморегулирующий греющий кабель для водопровода.

В это обзоре мы расскажем:

• Как работает саморегулирующий греющий кабель;
• Как его выбрать;
• Как смонтировать саморегулирующийся кабель;
• Как подобрать его длину.

Ознакомившись с представленным материалом, вы сможете защитить домашнюю систему водоснабжения от разрывов.

Что представляет собой саморегулирующий кабель

Саморегулирующийся кабель – это уникальное изобретение, представляющее собой гибкий провод, греющийся под воздействием электроэнергии. При этом он обладает свойством регулировать собственную мощность, ориентируясь на окружающую температуру. То есть, чем холоднее атмосфера, тем горячее саморегулирующий кабель. Он как бы приспосабливается к особенностям окружающей его среды, причем не по всей длине.

Принцип работы саморегулирующего греющего кабеля заключается в его внутреннем обустройстве. Грубо говоря, он состоит из трех основных частей:

Многослойная конструкция обеспечивает непревзойденную защиту и ударостойкость

• Металлические проводники – обеспечивают подвод электроэнергии;
• «Умная» полимерная матрица – именно она адаптируется под меняющиеся условия и вырабатывает тепло;
• Изоляция – тут используется целый «бутерброд» из нескольких материалов.

Ключевым звеном здесь является полимерная матрица. Именно она отвечает за саморегулирующие свойства. Причем буквально каждый ее сантиметр живет своей отдельной жизнью.

То есть, один отрезок может быть холоднее или наоборот, горячее другого. И все это без какой-либо электроники, без каких-либо датчиков и всего остального – только полимерная основа из «умного» материала.

Саморегулирующий греющий кабель для водопровода обладает еще одним интересным свойством – это произвольная длина. Мы можем взять прочные ножницы, перерезать его и опять включить в сеть – он будет работать как ни в чем не бывало. Здесь работает буквально каждый миллиметр, поэтому его длина не имеет особого значения. В отличие от новогодней гирлянды, он будет продолжать работать даже при случайном обрыве.
Впрочем, саморегулирующий греющий кабель обладает достаточно прочной конструкцией, предотвращающей аварийные обрывы.

Прочие свойства саморегулирующего греющего кабеля:

"Умный" полимер в составе кабеля сам регулирует потребляемую мощность, что позволяет значительно экономить электричество

• Высокая механическая прочность – он работает от электроэнергии, а это значит, что он нуждается в прочной многослойной изоляции;
• Устойчивость к влаге – он спокойно работает в водной толще. Главное, заизолировать его конечную часть с помощью специальной термоусадочной пленки;
• Экономичность в потреблении электроэнергии – обеспечивается за счет саморегулирующихся свойств (вплоть до полного отключения).

Прочность саморегулирующего греющего кабеля обеспечивается его многослойностью. Первые два слоя – это медные проводники и «умный» полимер. Поверх них проходит изолирующий слой из полиолефина или фторполимера.

Следующий слой играет роль брони – здесь применяется медная оплетка. Завершает наш «бутерброд» еще один слой изоляции из полиолефина. Благодаря такой конструкции, саморегулирующийся нагревательный кабель получается очень прочным и выносливым.

Медная оплетка одновременно работает как защита от электромагнитного излучения – оно слабое, но все-таки есть.

Как выбрать подходящий саморегулирующий провод

Мы поговорили о принципе работы саморегулирующего греющего кабеля. Перейдем к следующему разделу – мы расскажем, как выбрать нагревательный провод по мощности. Для монтажа внутри трубы и снаружи мы будем использовать низкотемпературные образцы, которые нагреваются максимум до +60 градусов. Проводя расчет греющего кабеля, ориентируйтесь на следующие показатели:

Именно количество проводящих путей в кабеле влияет на его максимальную выходную мощность

• Внутреннее расположение при прохождении труб под землей – оптимальная мощность составит 5 Вт на погонный метр;
• Наружное расположение при прохождении труб под землей – в зависимости от глубины залегания, вы можете использовать образцы мощностью 10-15 Вт/м;
• Любое расположение при уличном расположении труб – выбираем тонкий греющий кабель мощностью 20-30 Вт.

Низкотемпературный греющий саморегулируемый кабель для защиты трубопровода от замерзания имеет небольшую толщину и характеризуется гибкостью, благодаря чему он без проблем обматывается вокруг труб водоснабжения.

Давайте теперь посмотрим, какой длины можно отрезать саморегулирующий греющий кабель. Мы уже говорили, что его длина – показатель произвольный. Но некоторые ограничения все-таки имеются. Максимально рекомендованная длина составляет 80-100 метров, минимальная – 20-30 см. Что касается радиуса изгиба, то он составляет от 6 диаметров.

Стоимость саморегулирующего греющего провода зависит от его мощности, диапазон достаточно большой. Например, цена за метр греющего кабеля 30GSR2 мощностью 30 Вт/м составляет около 210-230 руб. А модификация 16GSR2 мощностью 16 Вт будет стоить 180-190 руб./м. Купить его вы сможете в магазинах сантехники и теплотехники своего города, в том числе и в строительных гипермаркетах.

При выборе саморегулирующего греющего кабеля необходимо помнить, что он бывает двух видов:

Особая двойная изоляция позволяет устанавливать греющие кабели прямо внутри труб. Однако, такой вариант требует более трудоемкой работы

• Технического назначения – он применяется для обогрева водопроводных труб снаружи;
• С безопасной изоляцией – его можно проложить внутри трубы, так как здесь используется безопасная фторсодержащая изоляция.

Покупая тот или иной образец, обязательно уточните у продавца возможность использования греющего кабеля внутри трубы водоснабжения.

Также в продаже имеются универсальные греющие кабели в силиконовой изоляции, годные для обогрева труб и работы в составе теплых полов.

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.