Саморегулирующийся греющий кабель для трубопровода

Саморегулирующий греющий кабель предпочтительней резистивного, так как его полупроводниковая матрица способна изменять интенсивность тепловыделения в зависимости от колебаний температуры окружающей среды. Это позволяет значительно сэкономить на обогреве и упростить управление системой.

Важно! Кабель для обогрева укладывается только при условии применения теплоизоляции трубопровода.  Это необходимо для эффективной работы системы, в противном случае кабель будет попросту греть воздух.

Принцип работы саморегулирующегося греющего кабеля для трубопровода

Смонтированный на трубу греющий кабель отдает тепло поверхности трубопровода, предотвращая перемерзание жидкости внутри. Саморегулирующийся нагревательный кабель изменяет мощность при перепадах внешней температуры, причем на любом участке длины секции.

То есть, при снижении температуры окружающей среды мощность кабеля (как и тепловыделение) увеличивается, а при повышении – уменьшается, стремясь к максимальной рабочей температуре 65°С.

Удельная мощность греющего кабеля для труб варьируется от 16 до 40 Вт/м. Таким образом, греющий кабель мощностью 16 Вт/м, 24 Вт/м, 30 Вт/м или 40 Вт/м при включении будет стремиться к температуре 65°С и снижать мощность (и тепловыделение) при повышении температуры окружающей среды. Разница в работе кабелей разной мощности – в интенсивности тепловыделения в единицу времени. Отдав тепло поверхности трубы, кабель остывает, расстояние между частицами становится больше, сопротивление полупроводниковой матрицы уменьшается, сила тока и мощность увеличиваются и процесс повторяется заново. Это главная особенность саморегулирующегося кабеля, которую условно можно изобразить следующим образом:

Особенность материала матрицы – изменение связей между частицами полимера в зависимости от температуры. При снижении температуры связи между частицами ослабевают, уменьшают сопротивление, а при повышении – увеличивают. Так как данное свойство имеет сам материал, а не конструкция – саморегуляцией обладает любой отрезок кабеля, вне зависимости от длины. Это значит, что секция и 20 см и 100м будут работать по одинаковому принципу на каждом своем участке. Поэтому кабель можно нарезать на секции в процессе монтажа - удлинять, укорачивать, наращивать без потери свойств.

Приводим также таблицу зависимости мощности кабеля от температуры окружающей среды:

Из данной таблицы понятно, что удельная мощность кабеля нормируется при 10 °С на поверхности кабеля (это значение указывается в техническом паспорте изделия и документации), но в процессе эксплуатации мощностные характеристики кабеля варьируются. Так, при температуре -10 °С 16ти-ватный кабель имеет мощность 22 Вт/м, при разогреве до 30°С его мощность снижается до 11 Вт/м и так далее.

Эта зависимость наглядно отражает принцип саморегуляции и подтверждает энергоэффективность системы обогрева.

Выбор саморегулирующегося греющего кабеля для трубопровода

Наиболее целесообразным и экономичным является вариант наружного монтажа греющего кабеля (на трубу) под теплоизоляцию трубы. Исходя из принципа работы греющего кабеля определим характеристики, необходимые для использования его в системе обогрева бытовых труб.

1. Конструкция греющего кабеля для труб

Чаще всего для защит от замерзания бытовых труб применяют саморегулирующийся греющий кабель без оплетки, так как при укладке на трубу под теплоизоляцию риск механического повреждения минимален. Кабель имеет две токоведущие жилы из луженых медных проволок диаметром 1,3мм. Саморегулирующаяся матрица защищена полиэфирной оболочкой и внешней оболочкой из полиолефина, сохраняющих герметичность кабеля. Оболочки кабеля имеют хорошую гибкость, что значительно упрощает монтаж.

2. Материал оболочки

Для наружного обогрева бытового трубопровода применяют саморегулирующийся кабель в полиолефиновой оболочке, без UV-защиты, так как под теплоизоляцией ей не угрожает воздействие солнечных лучей. Вместе с тем полиолефин обладает высокими антикоррозионными свойствами, прочностью и долговечностью, необходимой для безопасного использования системы обогрева.

Срок службы кабеля под теплоизоляцией – 10-15 лет.

3. Мощность греющего кабеля

Для расчета мощности греющего кабеля используют таблицу, в которой определяются теплопотери с поверхности трубы. Теплопотери, в свою очередь, зависят от диаметра трубы, минимальной окружающей температуры и толщины теплоизоляции.

Чем лучше утеплен трубопровод – тем меньше теплопотери и меньше расход электроэнергии, необходимой для прогрева трубопровода.

Например, при разнице температур 40°С  (имеется в виду Δ +5°С  и минимальная температура холодного периода) для обогрева трубы ø 89 мм с теплоизоляцией 50мм, понадобится кабель мощностью 16 Вт/м. Для труб большего диаметра (например, 114 мм) при тех же условиях используется кабель 24 Вт/м, либо толщина теплоизоляции увеличивается до 80мм. Во втором случае энергозатраты при эксплуатации кабеля будут ниже.

Для данной таблицы использовался коэффициент теплопроводности минеральной изоляции (0,05).

Обогрев внутри трубопровода

Для труб диаметром менее 40мм применим также внутренний обогрев. При этом кабель вводится в трубу при помощи специального устройства, позволяющего герметично зафиксировать нагревательную ленту на выходе из трубы. Для обогрева трубопроводов с питьевой водой кабель должен иметь специальную фторполимерную оболочку, имеющую гигиенический сертификат безопасности применения в пищевых продуктах. Фторполимер имеет высокую степень защиты от химически агрессивных сред и может также применяться в обогреве канализационных труб.

Данный вид укладки кабеля является единственно возможным, например, если труба уже находится в грунте. Также, как и при наружной укладке трубопровод нуждается в теплоизоляции для предотвращения избыточной теплопотери.