Rich--house.ru

Строительный журнал Rich—house.ru
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет и подбор греющего кабеля для обогрева труб

Греющие кабели для труб водопровода

Запись дневника создана пользователем Андрей-АА, 26.02.18
Просмотров: 19.336, Комментариев: 3

Это моя теоретическая проработка. Себе ничего этого не делал и не сделаю, т.к. сделал по-другому (см. Альтернатива греющему кабелю).
Этот текст, возможно, будет сложно правильно воспринять, не прочитав мою статейку Правда о «самреге» — «саморегулирующемся» кабеле
.

Рассматриваемые греющие кабели предназначены для того, чтобы воспрепятствовать замерзанию воды в трубах водопровода в зимнее время.

Сначала — вывод:
«Правильная» греющая система представляет собой обязательное сочетание высококачественного греющего кабеля с высококачественным и высокоточным термореле (термостатом).
Никакие, даже хорошие (современные) греющие кабели без термореле для длительной надежной и экономичной работы не годятся, в том числе «самреги» (см. мою ссылку про них).
Ниже я попытаюсь это объяснить, а также рассказать как правильно строить греющие системы.
Если греющий кабель устанавливать поверх водопроводной трубы, идущей из земли в дом, то его замена, при выходе из строя, превращается в большую проблему. Даже если эта проблема решается легко (например, кабелем внутри обогреваемой трубы), то надежность этой системы (особенно в морозы) все равно имеет весьма высокий приоритет — зимой 2009-2010 годов (очень сильные морозы) у огромного числа людей по-замерзали водопроводы.
Поэтому в качестве цели я принимаю максимальную надежность и долговечность греющей системы.
Сами греющие кабели имеют ограниченную наработку на отказ, поэтому если их включать как можно реже, то срок их жизни соответственно увеличится. Расход электроэнергии тоже имеет значение (особенно при постоянно включенном нагреве).

Главная мысль:
Если температура трубы близка к температуре воды в скважине или колодце, то это значит, что ее и греть нет никакого смысла, а вернее даже вредно (для греющего кабеля). Поэтому температура отключения греющего кабеля должна быть чуть меньше зимней (февральской) температуры воды в Вашей скважине/колодце, которая обычно 5-6*С.

Как сделать «правильную» систему обогрева труб водопровода:
Берем качественный, долговечный греющий кабель (неважно — саморегулирующийся он или нет, главное — срок его жизни и достаточное количество включений-отключений), наматываем его на водопроводную трубу, как положено по инструкции. Туда же, вплотную к трубе в самом холодном ее месте (оно — у поверхности земли) устанавливаем термодатчик, а сверху (в доме) — термореле на котором устанавливаем t включения 2-3 градуса Цельсия и t отключения 3-4 градуса. Такие цифры — потому, что зимой (в самый мороз) вода в скважине или колодце имеет температуру 5-6 градусов.
Теплоизолируем всю трубу (вместе с датчиком) утеплителем толщиной не менее 20мм (вообще-то, для Вашего кошелька в будущем — чем больше, тем лучше). И правильно подключаем все это к сети 230В.
Получился наиболее оптимальный вариант использования греющего кабеля для обогрева водопроводной трубы по критериям минимального расхода электричества и максимального ресурса кабеля.
При использовании специального греющего кабеля, вставляемого внутрь водопроводной трубы принципиально ничего не меняется.
Если же использовать греющий кабель без термореле (в том числе — саморегулирующийся), то в результате — перерасход, как энергии, так и ресурса кабеля. Причем — во много раз по сравнению с описанным мной подходом. А также — невозможность контроля работоспособности всей этой подсистемы, что не менее важно!

О выборе мощности греющего кабеля для труб водопровода:
Если делать все правильно (как я описал выше), то на мощности греющего кабеля экономить почти бессмысленно, т.к. система будет включаться довольно редко и при большей мощности будет просто быстрее нагревать, расходуя примерно то же самое количество энергии, что и при меньшей. Запас по мощности — не помешает.
А вообще, считается так: если кабель монтировать внутрь трубы, то достаточно и 10 Вт/м, а если снаружи, то — 17 Вт/м. Я бы брал чуть больше для запаса.

О защитных подсистемах.

В связи с тем, что довольно часты случая расплавления греющих кабелей и даже ПНД труб, необходимо понимать, что на такой кабель надо ставить автомат на 1-2 Ампера, а не на 6, или 16 Ампер. Также в этой цепи не помешает не помешает УЗО.
О расплавлениях см. тут и тут.

О термореле и термодатчике:
В идеале необходим небольшой герметичный датчик с вынесенным в дом цифровым термореле.
Если не брать в расчет надежность (она мне неизвестна), то здесь подошли бы: термореле ТР-35М, или — терморегулятор TSTAB.
Лично у меня котлом и «альтернативной системой» управляют RT-12-16. Доволен.
Сам термодатчик лучше загерметизировать.

Как не надо делать:
1. Не надо, например, без термореле применять «резистивный кабель Nelson EasyHeat» для обогрева трубы, идущей из скважины или колодца в дом. Почему?
Потому что здесь кабель отключится только при +13 градусах. А в скважинах такой высокой температуры скорее всего даже летом никогда не бывает. Это означает, что кабель будет впустую разогревать скважинную/колодезную воду! А отключение его вручную, например, ранней весной грозит риском заморозить трубу Вашего водопровода холодной ночью.
2. Термодатчик не должен устанавливаться в непосредственной близости от греющего кабеля, иначе система будет неправильно работать. Его надо поставить с противоположной стороны водопроводной трубы от греющего кабеля и аккуратно затеплоизолировать от греющего кабеля (но не от трубы!). Это, кстати, самый неприятный недостаток в греющей системе — нагреватель и измеритель должны быть как можно дальше друг от друга, а это реально трудно достижимо.
3. Нельзя использовать утеплитель, который может намокнуть (вату). Также нельзя дать земле сильно сжимать утеплитель. В любом из двух случаев он станет плохо утеплять.
Можно использовать, например, вспененный полиэтилен (обязательно — с закрытыми ячейками) с одетой сверху жесткой трубой. Например, на трубу ПНД-32мм одеваете штатный «чулок» утеплителя, поверх еще один чулок большего диаметра и засовываете все это в канализационную трубу диаметром 110мм. После такого монтажа, наверное, можно оставшееся пространство запенить (я — запенил на глубину 1,3 метра, одного 750г баллона пены как раз хватило). Пенить лучше двухкомпонентной пеной, обычная может не вся там внутри застыть, т.к. у неё нет доступа к влажному воздуху, который обеспечивает застывание пены.
Хотя, понятно, что при очень хорошем утеплении температура трубы может вообще не опуститься до 2-3оС, однако гарантировать это никто не сможет. Как минимум, из-за неуверенности в сохранности свойств утеплителя на протяжении всего строка службы системы (несколько десятков лет).

Контроль работоспособности системы с греющим кабелем:
Если Вы когда нибудь увидите, что температура ниже установленной, то это значит, что система работает неправильно, или вышла из строя.
Также, можно периодически проверять работоспособность системы временно меняя температуру включения термореле («подгоняя» её под t трубы) и наблюдать за включением/ отключением реле по его щелчку и индикатору.
Имеется и 8-ми летняя практика другого нашего форумчанина, подтверждающая эту мою теоретическую проработку (ссылка утеряна при смене «движка» форума). Если кто её найдет — очень прошу сообщить мне.

Примечания:
1. Канализационные трубы греть, как правило, не надо. Им надо обеспечить лишь правильный, строго оптимальный уклон.
2. Если уличная горизонтальная часть водопроводной трубы уложена достаточно глубоко, или утеплена (включая снег), то ее греть, скорее всего не нужно. Но гарантии дает только система контроля.
3. На близкую тему можно почитать:
Греющий кабель без источника бесперебойного питания (ИБП).
Обзор методов зимней защиты водопровода.
Измерения. Динамика температур под землей, под домом и в скважине.
Об утеплении дома снегом.
4. А вот и почти бесплатный греющий кабель для самодельщиков:
kostiksamara сказал(а): ↑
Блок питания от компа 300 ватт я взял вывод 12В (15 Ампер) провод в ПВХ изоляции сечением 1мм. Длина петли 20 метров, то есть 40 погонных метров. провод на ощупь теплый, градусов 40С
А также — целая тема: Простейший греющий кабель своими руками.
5. Некоторый полезный опыт по греющим кабелям.
6. Если используется греющий кабель для вставления внутрь водопроводной трубы, то в целях безопасности нужно обязательно заземлять его муфту. Также считаю желательным сделать в санузле дополнительную систему уравнивания потенциалов — ДСУП (в добавок к основной СУП). Наличие УЗО на 10-30 мА- подразумевается.

Обогрев труб — вопросы и ответы

Самрег не боится локального перегрева, дает экономию электроэнергии в среднем порядка 35%, его можно нарезать произвольными длинами непосредственно перед монтажом на трубе.
Резистивные кабели для теплого пола такими качествами не обладают!
Тем не менее, в некоторых случаях мы применяем специальные резистивные и зональные кабели — если нужно поддерживать высокие температуры при перекачке продукта по трубопроводу. Такие кабели имеют постоянную мощность во всем рабочем диапазоне.
В обязательном порядке производятся точные расчеты и контролируется предельная температура нагревательной жилы.

Правильно подобранный по мощности по диаметру трубы и толщине теплоизоляции, саморегулируемый греющий кабель низкотемпературного класса поддерживает температуру воды в трубе выше +5°С, и чисто теоретически может нагреть трубу, если она находится в режиме останова и на дворе лето, до +65°С.

Если стоит задача не дать трубе замерзнуть зимой, то необходимо рассчитать теплопотери трубы.
Для этого нужно знать регион, где расположена труба — в помещении, на улице или под землей, диаметр трубы и из чего сделана — металл или пластик, материал и толщину теплоизоляции.
Заложить запас по мощности не менее 20%.

Для расчета теплопотерь удобно использовать онлайн-калькулятор.

Желателен.
Да, самрег на трубе будет работать и без него. Не перегреется и не перегорит.
Но. «Отключение» у низкотемпературного нагревательного саморегулирующегося кабеля происходит при 65°С.
Никакого «датчика» он в себе не содержит и мысли владельца читать не умеет.
Следовательно электроэнергию греющая секция будет потреблять даже летом.
Мы рекомендуем купить термостат, если длина греющего кабеля превышает 10 м, тогда в этом есть экономический смысл.
Хотя был случай когда Заказчик, руководствуясь принципом «поставил и забыл», приобрел терморегулятор для двухметровой секции греющего кабеля.

Смотря какой кабель.

  • Мощность секции 17*10 = 170 Вт.
  • Будем считать что эффект саморегулирования дает экономию 35% => 170*0.65= 110,5 Вт.
  • Подсчитаем расход электроэнергии за месяц в кВт*ч:
  • 0,1105кВт*3600с*24ч*30д/3600с = 79,56 кВт*ч

Таким образом стоимость затраченной электроэнергии при цене 1 кВт*ч 4,19 руб (2015 г.) за один зимний месяц составит 333 руб.

  • Главная /
  • Каталог /
  • ВЫБОР И РАСЧЁТ КАБЕЛЯ

ВЫБОР И РАСЧЁТ КАБЕЛЯ

Выбор нагревательного кабеля и расчеты

Для того, чтобы правильно выбрать тип и марку нагревательного кабеля, необходимо провести теплотехнический расчет. Расчет проводится для каждого трубопровода индивидуально. Для выполнения теплотехнического расчета можно воспользоваться комплексом программ расчета тепловых потерь трубопроводов и резервуаров и подбора нагревательного кабеля и комплектующих TeplomagPro.

Комплекс программ TeploMagPro позволяет быстро и удобно рассчитать теплопотери трубопроводов и резервуаров, выбрать марку саморегулирующегося или резистивного нагревательного кабеля, а также составить спецификацию комплектующих системы электрообогрева и сформировать сводные документы по проекту.

С помощью программы TeploMagPro можно рассчитать время разогрева трубопровода, пустого или заполненного жидкостью, от заданной начальной температуры до температуры поддержания при включенной системе электрообогрева.

В случае отключения питания системы электрического обогрева трубопроводов и содержащаяся в нем жидкость начнут остывать. Программа TeploMagPro позволяет рассчитать время остывания трубопровода от начальной температуры до заданной конечной.

Программа позволяет рассчитывать тепловые потери с поверхности трубопроводов, расположенных на открытом воздухе, в помещении, под землей и под водой. Расчет мощности тепловыхпотерь, производимых программой, соответствует ГОСТ IEC 60079-30-2-2011, СП 41-103-2000, IEEE 844-2000. Комплекс программ TeploMagPro вы можете получить после регистрации на сайте www.sst-em.ru.

Также сделать предварительный подбор необходимого нагревательного кабеля можно самостоятельно, выполнив следующие шаги:

1 Определить тепловые потери обогреваемого объекта

2 Выбрать марку нагревательного кабеля

3 Подобрать мощность нагревательного кабеля

4 Рассчитать длину нагревательного кабеля

Шаг 1: Таблица расчета тепловых потерь

В таблице 1 приведены типовые расчетные теплопотери трубопроводов в зависимости от их диаметра, разности температур трубопровода и окружающей среды, а также от толщины теплоизоляции.

1 Выберите диаметр трубопровода

2 Выберите толщину теплоизоляции и разность температур

3 На пересечении соответствующего столбца и строки определите тепловые потери

Расчет в таблице произведен для следующих условий: с применением теплоизоляции, коэффициент теплопроводности которой равен 0,05 Вт/(м•°С). При изменении условий, необходимо ввести следующую корректировку:

В результате проведения такого расчета получаем тепловые потери трубопровода при поддержании требуемой температуры для дальнейшего выбора марки нагревательного кабеля.

Пример:
стальной трубопровод Dн 159 мм на открытом воздухе
теплоизоляция – минеральная вата 50 мм
температура поддержания +10 °С
минимальная температура окружающего воздуха -40 °С
Получаем: разница между температурой трубопровода и окружающего воздуха ΔТ=10-(-40)=50 °С
По таблице 1 находим: теплопотери трубопровода Qтабл=31,36 Вт/м
Суммарные теплопотери трубопровода:
Qобщ= Qтабл×К1×К2×К3×Е=31,36×1×1×1×1,1=34,5 Вт/м.

Таблица 1 Типовые расчеты теплопотерь с поверхности трубопровода

Шаг 2: Выбор марки нагревательного кабеля

Марка нагревательного кабеля выбирается в соответствии с расчетными тепловыми потерями с учетом максимальной температуры применения нагревательного кабеля, его тепловыделения при поддерживаемой температуре, а также вероятности воздействия на нагревательный кабель химически активных веществ.

Шаг 3: Подбор мощности нагревательного кабеля

Каждый саморегулирующийся нагревательный кабель характеризуется своей температурной характеристикой мощности тепловыделения от температуры обогреваемого объекта.
Зависимости номинального тепловыделения саморегулирующихся нагревательных кабелей при рабочем напряжении 230 В представлены в каталоге (см. стр. 19-31). В случае небольшого превышения тепловых потерь трубопровода номинальной мощности нагревательного кабеля можно применить коэффициент навива, т. е. выполнить обогрев трубопровода с расходом нагревательного кабеля более чем 1 погонный метр кабеля на 1 погонный метр трубопровода (например, с коэффициентом навива 1,1…1,3, но не более 1,5 м/м). Для соблюдения минимального радиуса изгиба навив нагревательного кабеля возможен для трубопроводов диаметром не менее 57 мм. Минимальный радиус изгиба указывается в технических характеристиках, приведенных в настоящем каталоге.

Шаг 4: Расчет длины нагревательного кабеля

Длина нагревательного кабеля определяется для каждого трубопровода индивидуально. Расчет длины нагревательного кабеля представляет собой сумму длин, необходимых для каждого компонента трубопроводной системы. При расчете длины нагревательной секции для обогрева участка трубопровода необходимо предусмотреть запас нагревательного кабеля для компенсации теплопотерь элементов арматуры, фланцевых соединений, опор трубопровода и т. п. Более подробную информацию по выбору нагревательного кабеля, построению систем промышленного электрообогрева и подбору комплектующих вы можете найти в наших методических материалах. В «Руководстве по проектированию систем электрического обогрева на основе саморегулирующихся нагревательных лент» описываются общие методы проектирования промышленных систем электрообогрева и приводится последовательный алгоритм выполнения проекта, начиная с получения исходных данных и заканчивая его утверждением. В методическом пособии «Общие принципы построения систем электрообогрева на основе резистивных нагревательных кабелей LLS (ЛЛС)» описываются общие принципы построения систем промышленного электрообогрева Лонг-лайн на основе резистивных кабелей марки LLS (ЛЛС). В методическом пособии «Общие принципы построения индукционно-резистивных систем электрообогрева ИРСН-15000» описываются общие принципы построения систем промышленного электрообогрева ИРСН-15000 (скин-система).
Методические материалы вы можете получить в электронном виде на сайте www.sst-em.ru после регистрации. На сайте www.sstprom.ru в разделе «Услуги/Проектирование» представлены альбомы типовых узлов.

Читать еще:  Монтаж теплого пола своими руками: фото, видео, инструкция и секреты
РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ ОСТЫВАНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ

Основное назначение систем ГК «ССТ» – поддержание необходимой температуры в обогреваемых трубопроводах путем компенсации тепловых потерь. Однако в случае необходимости проведения плановых или аварийных ремонтных работ электропитание может быть отключено. При отключении электроэнергии система обогрева трубопровода перестает компенсировать тепловые потери в окружающую среду. Перерыв электроснабжения приведет, кроме того, к остановке насосов. Остановится перекачка жидкости. Трубопровод начнет постепенно остывать. Трубопроводы, заполненные жидкостью и покрытые тепловой изоляцией, обладают значительной тепловой инерцией, и она тем больше, чем больше диаметр трубопровода и чем выше допустимая степень охлаждения жидкости. Для эксплуатационных и сервисных служб важно знать допустимую длительность отключения электропитания систем обогрева трубопроводов. В приведенных ниже таблицах показаны результаты расчетов времени остывания, которые выполнены для ряда стандартных трубопроводов, с проходным диаметром от 50 до 400 мм. Рассмотрены случаи, когда трубопроводы полностью заполнены нефтью или водой. Трубы покрыты тепловой изоляцией из минеральной ваты, для которой коэффициент теплопроводности принимался равным 0,05 Вт/м•°С. Значения исходных данных, использованных в расчетах, показаны в таблице 2.

Таблица 2 Исходные данные.

В таблице 3 представлены результаты расчетов времени остывания трубопроводов, заполненных нефтью средней плотности, в зависимости от температуры окружающего воздуха. Помимо размеров труб указаны также толщина теплоизоляции и ее плотность. Температура нефти в момент отключения электроэнергии равна 50 °С. Предполагается, что минимальная температура, до которой может охладиться нефть – +20 °С. В таблице показаны зависимости времени остывания трубопроводов как от характеристик трубопровода и теплоизоляции, так и от температуры окружающего воздуха. Естественно, чем выше температура воздуха, тем медленнее остывает трубопровод.

Таблица 3 Время остывания трубопроводов с нефтью от +50 до +20 °С.

Таблица 4 иллюстрирует влияние толщины тепловой изоляции на время остывания. Расчет выполнен для трубопровода с нефтью диаметром 150 мм. Толщина изоляции менялась от 30 до 60 мм. Увеличение толщины теплоизоляции в 2 раза дает почти двукратное увеличение времени остывания. Этот прием может быть использован для продления срока остывания трубопровода.

Таблица 4 Время остывания трубопровода с нефтью при разной толщине теплоизоляции.

В таблице 5 представлены результаты расчетов времени остывания трубопроводов с водой. Температураводы в обогреваемом трубопроводе в холодное время обычно поддерживается на уровне 5–8 °С, а остывание ниже 2 °С нежелательно. Таблица 5 построена аналогично таблице 3. Хотя теплосодержание 1 кг воды в 2,6 раза больше, чем у 1 кг нефти, меньший допустимый диапазон снижения температуры приводит к уменьшению допустимого времени остывания.

Таблица 5 Время остывания трубопроводов с водой от +8 до +2 °С.

Получить консультацию или сделать заказ Вы можете пн-пт с 9:00 до 17:30 ул. Гагарина д. 53.

Телефон: +7 846 201 28 28

Уважаемые господа! Просим Вас заполнить и отправить в наш адрес данный опросный лист,

в котором указать параметры, необходимы для расчета системы электрического обогрева.

В ответ мы направим Вам подробное коммерческое предложение.

Как рассчитать длину саморегулирующих и резистивных кабелей

В настоящее время существует большое количество греющих кабелей, при использовании которых можно избежать, таких проблем, как промерзание коммуникаций в частных домах. Каждый производитель термопроводов, гарантирует их высокие эффективные качества и долгий эксплуатационный срок. Однако эти качества, в первую очередь зависят от вида и расчета греющего кабеля.

Виды греющего кабеля

В настоящее время существует несколько видов термокабелей, которые отличаются конструкцией, характеристикой и сферой применения. Для обогрева труб в частных домах используют два вида:

  1. Резистивные. Эти изделия состоят из одного или двух стальных жил, которые изолируются специальным материалом. На изоляционный слой для защиты от внешних повреждений наносится экранизирующая оплетка, которая в дополнение служит в качестве заземления проводов.
  2. Саморегулирующие. Такие кабеля состоят из двух металлических жил, которые расположены в разделяющей саморегулирующей матрице. Сверху этого полупроводника наложены: внутренний слой изоляции и экранирующая оплетка. Для защиты от внешней среды и ультрафиолетовых лучей, вся конструкция помещена в полимерную оболочку.

Если рассмотреть конструкцию двух изделий, можно увидеть, что саморегулирующие провода выполнены более сложно, соответственно их цена будет выше, чем у резистивных проводов. Но и по качествам обогрева и срокам эксплуатации саморегулирующие кабеля превосходят своего аналога.

После того, как оттолкнувшись от этих характеристик, будет выбран термопровод, можно будет приступить к расчетам его длины.

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.

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

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.

Пусковой ток греющего кабеля

Пусковой (стартовый) ток – это максимальный ток, возникающий в момент подачи питания на систему. Этот параметр необходимо учитывать при проектировании, а точнее — при расчете максимальной длины отрезков кабеля.

От чего зависит стартовый ток

  • Температуры включения . Чем ниже температура окружающей среды, при которой происходит включение системы обогрева, тем выше пусковой ток и тем больше стартовая мощность.
  • Длины нагревательного кабеля . Чем больше длина секции, тем больше СТ системы. Для резистивного кабеля он определяется внутренним удельным сопротивлением Ом/м нагревательной жилы и рассчитывается, и контролируется при изготовлении секции на заводе. Саморегулируемый нагревательный кабель можно условно представить как множество параллельных резистеров (сопротивлений), подключенных к одному источнику питания. Сопротивление будет уменьшаться при увеличении длины линии, и, соответственно, увеличится пусковой ток.

От чего зависит величина стартового тока

Мощности греющего кабеля. Чем больше удельная мощность кабеля (Вт/м), тем больше СТ.

Особенности конструкции нагревательного кабеля. Резистивный греющий кабель из-за особенности конструкции имеет небольшой СТ, который на несколько процентов превышает рабочее значение тока.

Саморегулируемый кабель имеет достаточно большой СТ, который может увеличиваться в 1.5 -5 и более раз от своего рабочего значения. Причина — использование в конструкции проводящей матрицы с PTC-коэффициентом, меняющей свое электрическое сопротивление в зависимости от температуры окружающей среды.

В «холодном» состоянии кабель имеет небольшое сопротивление, которое к тому же зависит от температуры окружающей среды. При подаче питания на кабель, он начинает разогреваться, его сопротивление начинает расти, ток в цепи питания уменьшается. Коэффициент стартового тока зависит от компонентного состава и применяемых технологий при производстве матрицы кабеля.

У каждой марки нагревательного кабеля своя величина стартового тока. Производители редко указывают эту информацию в технических характеристиках. Этот параметр является условной величиной и при различных условиях один и тот же кабель может иметь разное значение СТ. Аналогично производители саморегулирующегося кабеля не нормируют его удельное сопротивление Ом/м.

График зависимости СТ кабеля Samreg-40-2CR* от температуры окружающей среды

*график построен на основе испытаний

Пиковая нагрузка приходится на первые 3-30 секунд после включения, в этот момент СТ может превышать номинальное значение в 2-5 раз. Примерно через 5-10 минут происходит полная стабилизация и выход греющего кабеля на номинальную мощность.

Расчет пускового тока греющего кабеля

Грубо рассчитать максимальный пусковой ток нагревательной секции можно исходя из общей длины греющего кабеля в системе и его удельной мощности.

Пример расчета максимального стартового тока греющего кабеля

Имеется секция саморегулирующегося кабеля удельной мощностью 30 Вт/м и длиной 50 м. Номинальная мощность секции при температуре +10°С составляет Pном=30Вт/м*50м=1500Вт. Это мощность уже разогретой секции. Если на кабель в «холодном» состоянии подать питание, то его мощность будет в несколько раз выше номинального значения. Для расчетов мы принимаем коэффициент стартового тока равный 2.5-3 для кабелей марки Samreg и Alphatrace. Коэффициент определен в ходе экспериментов с кабелем данных марок, а также изучения их физических и электротехнических свойств. У греющих кабелей иных производителей данный коэффициент может отличаться как в большую, так и меньшую сторону.

Тогда, стартовая (пусковая) мощность в нашем примере равна Pпуск=3хPном=4500Вт, пусковой ток Iпуск=4500/220=20,45 А.

По найденному значению СТ осуществляется выбор автоматических и дифференциальных выключателей для защиты нагревательной секции, а также тип и сечение силового питающего кабеля. Для секции, приведенной в примере, необходим дифференциальный автомат на номинальный ток Iном=25А с дифференциальным током Iут=30мА

Способы уменьшения стартового тока

Большая величина СТ является нежелательной для питающей сети, так как приходится использовать автоматы с большим номинальным током. Кроме того, подбирается силовой кабель увеличенного сечения.

Существует несколько способов снижения СТ системы:

Последовательное подключение

Последовательное подключение к питающей сети нагревательных секций , которое обеспечивается с помощью установки реле выдержки времени. Это устройство применимо в системе, состоящей из нескольких линий (нагревательных секций). Оно позволяет включать каждую линию с определенным временным интервалом (обычно около 5 минут). При данном способе подключения ток в нагревательной секции уменьшится до рабочего (номинального значения) через 5 минут после подачи питания. После этого можно осуществлять включение следующей линии. Таким образом, суммарный СТ всей системы обогрева равен:

где Iном1, Iном2… — номинальные токи нагревательных секций соответственно 1ой, 2ой и т.д.

Iпуск.n – СТ секции, которая включается в сеть последней.

Чем больше секций включается по такой схеме (т.е. чем больше ступеней включения), тем больше пусковой ток будет стремиться к номинальному току для данной системы. Так, если по такой схеме включить хотя бы 3 группы (одна группа включается напрямую, 2 другие через реле времени через 5 и 10 минут соответственно) при условии равномерного распределения мощностей по группам, то пусковой ток можно снизить почти на 50%.

Пример принципиальной схемы шкафа управления с реле времени

Видео применения реле времени для последовательного включения линий обогрева

Устройство плавного пуска

Устройство в течение всего времени холодного запуска системы (порядка 10-12 минут) поддерживает значение тока на уровне не выше номинального. В этом случае можно использовать силовые и дифавтоматы, рассчитанные на номинальный ток секции. Кроме того, не придется применять питающий кабель с увеличенным сечением. Принцип работы устройства подробно описан в паспорте.

Согласно максимальной стартовой мощности подбирается также силовой кабель подходящего сечения.

Подбор сечения силового кабеля для системы обогрева

Таблица выбора сечения кабеля по току и мощности с медными жилами

Таблица выбора сечения кабеля по току и мощности с алюминиевыми жилами

Неправильный расчет СТ приводит к выходу из строя системы защиты и управления, что может стать причиной аварийных ситуаций на обогреваемом объекте.

Проблемы из-за неправильного расчета пускового тока

Наиболее частые проблемы, возникающие по причине неправильного расчета пускового тока и в соответствии с этим неправильного выбора оборудования:

Срабатывания автоматов защиты и иных защитных устройств

Срабатывания автоматов защиты и иных защитных устройств при включении системы обогрева из «холодного» состояния. Фактически автоматы защиты нагревательных секций выключатся в первые 10-100 секунд после подачи на них питания. Автомат отключается по перегрузке, срабатывает его тепловой расцепитель. Автомат может работать некоторое время в режиме перегрузки, но ввиду затяжного характера процесса снижения СТ, его запаса не хватает. Для устранения этой проблемы приходится выбирать автомат на большее значение номинального тока.

Данная проблема может быть не выявлена на этапе тестирования или запуска системы, так как максимальный пусковой ток увеличивается при понижении температуры окружающей среды. Если систему тестировали до наступления минимальных температур ошибка возникнет только при включении системы в холодное время года (например, в мороз).

Перегрев силового кабеля

Перегрев силового кабеля возникает по причине неправильного подбора его сечения. Из-за большой длительности пускового процесса греющего кабеля высокое значение СТ нагревает жилы силового кабеля. При этом кабель может расплавиться, возникнуть короткое замыкание и даже пожар на объекте обогрева.

При расчетах системы обогрева необходимо помнить, что в первую очередь максимальный стартовый ток зависит от длины секции кабеля.

Превышение допустимой длины приводит не только к увеличению СТ, но и к преждевременному износу системы.

Как подобрать мощность греющего кабеля для обогрева труб

Основным показателем выбора греющего кабеля для обогрева труб, является удельная мощность. Правильное определение мощности необходимо для нормальной работы системы и рационального энергопотребления. Недостаточная мощность, причина сбоев в работе системы обогрева, и не выполнения ею прямого назначения. Высокая мощность станет причиной большого потребления электроэнергии, а вместе с тем и лишних финансовых расходов.

Выбор мощности определен несколькими факторами. Основные: диаметр и длина трубопровода, ее размещение, вид теплоизоляции. Чем толще теплоизоляция, тем меньше теплопотерь, а соответственно требуется меньше тепловой энергии для компенсации теплопотерь. В промышленных системах электрообогрева потребуются более тщательные расчеты, и учет определенных особенностей. Выбрать мощность саморегулируемого греющего кабеля для электрообогрева бытового водопровода проще. Достаточно учесть диаметр обогреваемой трубы либо использовать калькулятор расчета на нашем сайте:

Читать еще:  Принцип работы септика Топас — как работает система

  • Для трубопроводов диаметром 15 – 25 мм применяют термокабель, номиналом 10 ватт на метр;
  • Трубопроводы диаметром 25 – 40 мм обогревают термокабелем номиналом 16 ватт на метр;
  • Трубопроводы диаметром 40 – 60 мм обогревают термокабелем 24 ватта на метр;
  • Трубопроводы большого диаметра 60 – 80 мм и канализационные трубы (110 мм) греют термокабелем в 30 ватт на метр;
  • Трубы диаметром более 80 мм стоит обогревать кабелем мощностью 40 ватт/м и выше.

Водопроводные трубы термокабелем обогревают в следующих вариантах:

  1. При наружной прокладки системы, сейчас используется нечасто и нуждается в хорошей теплоизоляции даже в случае применения греющих кабелей;
  2. Ввод трубопровода в дом обязательно оснащается системой обогрева, поскольку этот участок наиболее подвержен промерзанию;
  3. В случае расположения трубопровода в помещении, которое не утеплено и не отапливается (подвал, чердак и т.п.)

В зависимости от назначения и расположения трубы, ее можно обогреть как внутри так и снаружи. Если в процессе прокладки сети нет возможности установить обогрев снаружи, можно использовать греющий кабель который устанавливается внутри. Размер трубы при этом ограничен, ее диаметром. Он не должен быть более 32 мм. Мощность кабеля составляет 10 – 20 Вт/м. При этом обогрев трубы происходит только на участке, где возможно промерзание. Для наружной укладке могут использоваться более мощные кабели.

Необходимо обратить внимание на установку систем обогрева на трубы, выполненные из пластика. Именно от материала, из которого изготовлены пластиковые трубы, зависит мощность кабеля. Обращаем внимание, что для большинства пластиков максимальная температура составляет 95 градусов. При обогреве рекомендуется использовать низкотемпературные греющие кабели.

Расчет и подбор греющего кабеля для трубопроводов

Проект систем обогрева трубопровода составляется с учетом его особенностей. В одних случаях целесообразнее выбрать внутренний монтаж кабеля, в других — наружный. Каждый из них имеет свои особенности и ограничения.

Строительными правилами (СП 40-102-2000) рекомендуется прокладывать водопроводные и канализационные трубы ниже уровня промерзания грунта. Но во многих регионах нашей страны структура грунта или слишком глубокое промерзание почвы не позволяют выкопать траншею нужное глубины. В таких случаях необходимо принять меры по защите трубопровода от низких температур. Наиболее эффективным на сегодня методом такой защиты является обогрев труб с помощью греющего кабеля — саморегулирующегося или резистивного (постоянной мощности).

Выбирая один из этих видов кабеля, следует учесть их свойства.

    Резистивный кабель, менее дорогой, равномерно прогревает трубопровод по всей его длине. Такой греющий кабель продается отрезками определенной длины без возможности их изменения, он требует установки датчиков и регуляторов температуры, при перехлесте кабеля система обогрева может выйти из строя. Саморегулируемый кабель может нарезаться кусками нужной длины, интенсивность нагрева автоматически изменяется на отдельных участках в зависимости от их температуры, не требует установки датчиков и не выходит из строя при перехлесте.

Выбор кабеля в зависимости от способа прокладки

При внутренней прокладке можно использовать нагревательный кабель меньшей мощности, применяться такой способ может внутри уже проложенных трубопроводов. Такой метод имеет следующие ограничения:

    Кабели малой мощности могут использоваться лишь для водопроводных труб малого диаметра. Для прокладки внутри трубы подходят только саморегулируемые греющие кабели в изоляции из пищевого полимера.

При наружной прокладке подойдут оба вида кабелей. Ограничение имеет место при установке системы обогрева на трубопроводы из полимерных материалов. В таких случаях погонная мощность нагревательного кабеля не должна быть выше 17 Вт/м.

Расчет длины греющих кабелей для трубопроводов

Для расчета системы электрообогрева трубопровода следует определить необходимую длину греющего кабеля для прокладки. Определить эту величину можно, зная размеры трубы (длину и диаметр), толщину теплоизоляции, удельную мощность используемого кабеля и разницу между температурой воды в трубопроводе и наиболее низкой для данного региона температурой воздуха.

Расчет длины нагревательных кабелей для труб выполняется по формуле:

где:
Lтр — длина обогреваемого трубопровода, м;
Qуд — удельные теплопотери, Вт/м (см. табл. 1);
Kзап — коэффициент запаса (см. табл. 2);
Pуд. – мощность кабеля (указывается в маркировке);

Удельные потери Qуд, с поверхности трубопровода

Толщина изоляционного слоя, мм

Разница температур (самой низкой для данного региона
и водопроводной воды), °C

8 советов, как выбрать греющий кабель

Зима – это не только время сильных морозов, привычных для российского климата. Это сезон своеобразного экзамена для коммуникационных труб – нередко приходится устранять прорывы, вызванные перепадом температур. Теперь же испытание будет сдано на «отлично».

Ниже мы дадим 8 советов, как выбрать греющий кабель, когда приемлем монтаж снаружи, а когда – вовнутрь трубы. Когда выбрать саморегулирующийся, а когда – резистивный проводник.

Совет 1. Определяем, для каких целей используется

Сложности при проведении

Существует стереотип, что использование проводника нерационально. Монтаж и последующая эксплуатация настолько дороги, что не окупают себя. Не всегда владелец дома может выкопать траншею нужной глубины от 1.5 метра. Какие приводятся аргументы?

  • Во-первых, для траншеи необходима специализированная техника. Лопатой очень тяжело физически ее выкопать.
  • Можно наткнуться на твердые породы. Тогда работа руками и лопатой становится бесполезной.
  • Для заболоченной местности будет всегда актуальна проблема затопления коммуникаций.
  • В регионах многолетней мерзлоты коммуникации так или иначе будут промерзать.
  • Место ввода трубы и кабеля в дом защитить невозможно на 100%.
  • При обнаружении локальных проблем проще смонтировать провод вовнутрь трубы, чем проводить полноценные работы по демонтажу.

И все же отметим, что использование греющего кабеля бывает жизненно необходимым, несмотря на кажущиеся сложности.

Три направления использования

  1. Для строений частного характера. Обогреваются системы водоснабжения и канализация. Используется для кровли. Монтируется в точках образования льда. Кровля в зимний период останется сухая. Является основой системы «теплый пол».
  2. Коммерческое назначение. Применяется для обогрева трубопровода и системы пожаротушения.
  3. Промышленность. Используется для работы в опасных условиях. Монтируется для обогрева резервуаров, большой емкости, и разнообразных жидкостей. Это может быть: продукты нефтяной промышленности, химические вещества и т.д.

Совет 2. Учитываем пять параметров

  1. Тип: саморегулирующийся или резистивный греющий кабель. Их принцип действия одинаковый – нагрев осуществляется при помощи тока, проводимого по проволоке, расположенной внутри.
  2. Изоляционный внешний материал. На выбор оказывает влияние то место, где должен применяться кабель. Для водоотвода, стока применяется вариант, с полиолифиновым изолятором. Для промышленности и кровли применяется материал с фторполимерным покрытием. Он подойдет для тех мест, где нужна дополнительная защита. Для водопровода, при прокладке внутри труб, подойдет фторпласт. Покрытие считается экологически безопасным и его разрешено использовать в пищевой отрасли. Он не оказывает воздействия на вкусовые качества и состав воды, а также иных жидкостей.
  3. С оплеткой (экранированные) и без таковой. Экран улучшает показатели стойкости. Он выдерживает различные незначительные механические нагрузки. При отсутствии оплетки выносливость и надежность кабеля снижается в несколько раз, и такой вариант считается самым бюджетным.
  4. Класс температуры. Существует три основных класса данного кабеля. Это важно при монтаже системы отопления водоснабжения и водоотведения. Низкотемпературный: нагрев не более 65 градусов Цельсия. Пропускная способность составляет 15 Вт/м. Данный вариант подходит для систем малого диаметра или обогрева крыши. Средний: нагрев до 120 градусов. Пропускная способность: до 33 Вт/м. Подойдет для материала среднего диаметра. Используется для монтажа кровли. Высокотемпературные: нагрев до 190 градусов. Пропускная способность: до 95 Вт/м. Материал используется в промышленности. Его можно монтировать в трубы с максимально большим диаметром. Для частного использования он считается нецелесообразным из-за высокой мощности и стоимости.
  5. Мощность. Она прямо пропорциональна диаметру трубы, в которую будет монтироваться греющий кабель. Если показатели будут малы, тогда эффекта не будет. При большой мощности может происходить перерасход электроэнергии, увеличивая затраты на эксплуатацию.

Совет 3. Если требуется резистивный греющий кабель

Одножильный

Данные проводники подразделяются на одно- и двухжильные. Каждая жила покрыта изоляцией, сверху – экраном и оплеткой.

  1. Подводка питания к 2-м концам.
  2. Во время эксплуатации создается сильное магнитное поле, в котором нельзя долго находиться без вреда для здоровья.

Двужильный

Одна жила проводит ток, а вторая служит нагревателем. Соответственно, не нужно подводить питание к обоим концам. Это делает процесс монтажа в несколько раз проще.

  1. Высокие показатели мощности.
  2. Гибкость.
  3. Относительно не высокая стоимость.
  4. Высокие эксплуатационные показатели. При правильном монтаже служит не один десяток лет.

5 отрицательных характеристик

  1. Строго указанная длина. Резистивный кабель изготавливается установленного метража. ГОСТы запрещают самостоятельно укорачивать, так как сопротивление увеличивается обратно пропорционально длине. В результате этого нарушается работоспособность и уменьшается срок службы проводника.
  2. Не рекомендуется прокладывать в местах, где наблюдается большое скопление грязи. Нельзя допускать перекрещивания и образование петель из самого себя. В этих случаях материал выходит из строя.
  3. Невозможность выполнения локального ремонта. Кабель не режется, соответственно, при появлении дефекта нужно будет производить замену целиком.
  4. Постоянные показатели теплоотдачи на всей длине материала. В данном случае может происходить перегрев на отдельных участках.
  5. Обязательно применение терморегулятора. Это необходимо для регулировки уровня нагрева. В связи с этим, эксплуатация в ограниченных пространствах становится проблематичной.

Существует более совершенный вариант резистивного кабеля – зональный. Основным преимуществом считается деление проводника на небольшие зоны. Благодаря этому есть возможность укорачивать при необходимости и проводить локальный ремонт. Цена выше стандартного варианта. При выполнении работ применяются датчики температуры. При эксплуатации требуется следить, чтобы вокруг не накапливалась грязь.

Совет 4. Если требуется саморегулируемый кабель

Этот вид является наиболее удобным при эксплуатации, чем резистивный проводник.

5 компонентов, из чего состоит кабель

  1. Медная проволока, используемая для подачи тока к саморегулирующему устройству – матрице. Метраж и пропускная способность напрямую зависят от сечения 1-й проволоки. Метраж не должен быть более 80 – 100 м. Это при сечении в 0.5 – 0.7 мм. Пропускная способность: 17 – 25 Вт/час. Учитываются внешние условия.
  2. Матрица нужна для осуществления контроля над нагревом проводника. В зависимости от этих показателей, она самостоятельно меняет уровень сопротивления и отдачи тепла. При выборе уделяется повышенное внимание такому показателю, как старение матрицы. Это отражается на объеме выдаваемого тепла. Кабеля высокого качества теряют не более 10%, от первоначального объема. Низкокачественные материалы могут прийти в негодность через год с начала эксплуатации.
  3. Внутренние изоляционные материалы должны быть прочными, целостными и без дефектов. Покрытие должно хорошо проводить тепло. Изоляция оберегает матрицу. Показатели сопротивление должны быть более 1 Ом.
  4. Экран, или оплетка. Он оберегает человека от несчастных случаев. Изготавливается из меди.
  5. Внешние изоляционные материалы необходимы для предотвращения воздействия механического характера и негативного влияния окружающей реальности.

При покупке смотрим на маркировку. Так, наличие символов: CT, CR, CF означает, что имеется медная оплетка и внешняя изоляция.

11 плюсов саморегулирующихся греющих кабелей

  1. Надежность.
  2. Кабель спокойно переносит любые изменения в напряжении.
  3. Небольшое количество потребляемой энергии.
  4. Самостоятельное регулирование.
  5. Перехлест не приведет к повреждению.
  6. Не требует особого обслуживания.
  7. Его можно резать.
  8. Плоская форма позволяет плотно монтировать в трубе.
  9. При достижении 85 градусов Цельсия матрица прекращает работу кабеля.
  10. Не требуется использование датчика температуры.
  11. Срок эксплуатации до 40 лет.

Минусы

  1. Довольно высокая цена.
  2. В комплект не входят муфты и иные соединительные материалы.

Отметим, что саморегулирующиеся греющие кабели получают все большее распространение, а резистивные постепенно вытесняются из арсенала специалистов по монтажу: так, их уже перестали использовать при прокладке водопровода.

Совет 5. Обращаем внимание на способы монтажа

Наружный монтаж

Для этого варианта можно использовать любые виды греющего кабеля.

  1. Простота монтажа. Работы можно выполнять в одиночку.
  2. Не снижает общую пропускную способность трубы.

6 способов прокладки наружного кабеля

  1. Проводник достаточно примотать специальным скотчем к трубам небольшого сечения. Подойдет для территорий с мягким климатом.
  2. Там, где более суровые климатические условия, кабель обматывается вокруг труб большого сечения. Чем ниже t°C, тем плотнее витки.
  3. При использовании резистивного проводника при завершении обмотки второй конец можно вернуть в начальную точку.
  4. Избегаем наложения одного витка на другой, то есть, перехлеста, так как при эксплуатации возможен перегрев.
  5. Средний шаг – 5 см.
  6. Материал должен плотно прилегать к поверхности без провисания.

Перед монтажными работами готовим наружную поверхность часть трубы. С металлической убираем следы коррозии и грязь. Пластиковую нужно обмотать фольгой.

Внутренний монтаж

Применяются только двужильные резистивные греющие кабели при сечении труб от 40 сантиметров. Проводники которые вводятся на заранее заданную длину. Для применения саморегулирующегося проводника наружная защита должна иметь класс не ниже IP68.

В месте вывода и подключения к сети накручивается муфта для герметичности укладки. Существуют ограничения: должны быть только цельные, без стыковочных элементов.

Совет 6. Семь основных рекомендаций

  1. Для трубопроводов с переменными показателями температурного режима подходит только саморегулируемый кабель. Особенно в ситуации, когда одна часть трубопроводной системы расположена в помещении, а другая – под землей или в воздухе. Резистивный кабель энергетически неэффективен.
  2. Рекомендуется правильно подбирать изоляционные материалы, позволяющие сделать систему энергетически эффективной.
  3. При обмотке нужно уточнить, до каких пределов допускается изгиб материала. При перегибе возможно быстрый выход из строя.
  4. Для бытовых систем к кабелю подключается реле, предотвращающее утечку тока.
  5. Для саморегулируемого варианта проводника рекомендуется использование датчика температур. Его устанавливают на показателях включения при температуре в +3 и выключения при достижении +13 градусов Цельсия.
  6. При прокладке вдоль длина материала равняется размеру трубы, с определенным запасом. При наматывании нужно брать 1.6 – 1.7 длины труб.
  7. Датчик изолируется от поверхности нагревателя. Важно, чтобы соединение с трубой было максимально плотным.

Совет 7. Проверяем, требуется ли дополнительное утепление системы

Для достижения энергоэффективности при укладке дополнительной изоляции необходимо учесть диаметр трубы и минимальные зимние t°C по региону, где укладывается инженерная система. Важно правильно выбрать изоляционный материал и толщину обмотки. В грунте она составляет не более 30 мм. На открытом воздухе – от 50 мм.

  1. Не рекомендуется применение минеральной ваты, так как при намокании она теряет свойства, а при замерзании – распадается.
  2. Также не следует применять поролон и вспененный вид полиэтилена. При сжатии материалы теряют свои полезные свойства. Применение подобного рода изоляции возможно только в специальной канализации, где на материал ничего не будет давить снаружи.
  3. При монтаже в грунте используется система «труба в трубе». На первую одевается вторая труба значительно большего диаметра. Пустота между ними заполняется изоляцией.
  4. Специалисты рекомендую применять пенополистерол как основной вид теплоиоляции.

Совет 8. Подбираем проводник в зависимости от длины и теплопотери трубы

Основные параметры

  • Материал для системы подачи воды и водоотведения.
  • Назначение для водопровода или канализации.
  • Метраж и диаметр.
  • Каким образом будет укладываться материал.
  • Из чего сделана теплоизоляция и ее толщина.
  • Минимальные t°C показатели региона.
Читать еще:  Водоотвод для сточных вод: порядок обустройства

Что нужно учитывать при подсчете тепловых потерь

  1. Где будет монтироваться система.
  2. Внешнюю t°C среды.
  3. Диаметр и метраж обогреваемой трубы.
  4. Толщину и тепловую проводимость изоляционных материалов.

При известных значениях, используем формулу:

Длина кабеля рассчитывается с использованием формулы: Lк = 1,3*Lтр*Qтр/Руд.каб. , или коэффициент отношения кабеля к трубе 1:1,3*длину трубопровода/удельную мощность

Для внутреннего монтажа применяется коэффициент 1,3, для наружного – 1, 6 – 1,7.

Таблица тепловых потерь при коэффициенте теплопроводности 0,05 Вт/м°C:

Таким образом, зная, где будет осуществляться монтаж кабеля, учитывая показатели внешней среды, принимая ко вниманию характер жидкостей, можно определиться, какой необходим проводник для работы.

После того можно рассчитать его длину для качественного монтажа поверх или внутрь трубы. При выполнении укладки обратите внимание на рекомендации. Нужно помнить, что перед началом работы рекомендуется подготовить наружную поверхность.

Важно! При правильном подборе проводников и производстве точных расчетов можно оптимизировать расходы на монтаж и эксплуатацию. Если все выполнено правильно, соблюдены условия и технологические особенности, срок службы греющего кабеля превысит 40 лет. Учитывая все данные и показатели можно утверждать, что их использование экономически обосновано и имеет ряд преимуществ, позволяющих оптимизировать расходы на отопление.

Ознакомится с ассортиментом, а так же купить греющий кабель вы можете здесь.

Калькулятор расчета длины греющего кабеля для водопровода

Некоторые участки автономной системы водопровода на пути от скважины или колодца к дому могут требовать подогрева. Это решается укладкой греющего электрического кабеля на трубу или даже непосредственно внутрь нее. В сочетании с термостатическим управлением создается надежная, и в то же время – в достаточной степени экономичная защита труб от замерзания.

Калькулятор расчета длины греющего кабеля для водопровода

Но вот какой греющий кабель (по удельной мощности) и когда нужен? И какой длины?

Если кабель располагается внутри трубы – то с ним относительно понятно, так как его необходимая длина примерно равна длине участка, требующего обогрева.

С наружным – сложнее. Пустить ли его одной «ниткой» вдоль оси трубы, или обернуть спирально? И сколько кабеля должно тогда прийтись на погонный метр водопровода?

Вопросы серьезные, так как ошибка в сторону уменьшения может привести к замерзанию воды в трубе, в другую — к совершенно неоправданным расходам и к увеличению сложности монтажных работ. Найти «золотую середину» поможет калькулятор расчета длины греющего кабеля для водопровода.

Необходимые табличные данные и краткие пояснения по проведению расчетов приведены ниже.

Калькулятор расчета длины греющего кабеля для водопровода

Пояснения и необходимые вспомогательные данные для проведения вычислений

Итак, откуда берутся данные для подстановки в поля калькулятора?

  • Длину участка, на котором требуется организовать подогрев, необходимо определить самостоятельно, тщательно анализируя создаваемый проект водопровода. Обычно это та зона, которая начинается после подъема проложенной трубы с глубины (а она по правилам должна располагаться ниже уровня промерзания грунта), то есть непосредственно перед входом в дом. Особого внимания требуют участки прохождения через массивные конструкции (например, ленточный фундамент или плиту), так как они всегда зимой «вытягивают» тепло за счет своей огромной теплоемкости. Если фундамент свайный, то наверняка есть участок прохождения трубы от грунта до перекрытия 1 этажа. Не забываем про отрезки трубопровода в холодных, неотапливаемых подвальных и цокольных помещениях.

Общая длина складывается из длин вертикальных и горизонтальных отрезков на проблемных участках.

  • Со вторым пунктом, то есть с теплопотерями нужно разобраться чуть подробней.

Задача греющего кабеля как раз и заключается в том, чтобы полностью компенсировать теоретически возможные теплопотери и поддерживать температуру воды в трубе на минимально необходимом уровне, исключающем замерзание (обычно от +6 до +10 ℃ — больше не имеет смысла).

Тепловые потери через стенки труб и слой утепления рассчитываются по довольно громоздкой формуле. Но можно воспользоваться уже готовыми результатами, сведенными в таблицу.

Толщина утепления трубыΔT°Сø 15 ммø20 ммø25 ммø32 ммø40 ммø50 ммø80 ммø100 ммø150 мм
10 мм207.28.4101213.416.2232941
3010.712.6151820.224.4344361
4014.316.8202426.832.5455781
6021.525.2303640.248.76886122
20 мм204.65.36.17.27.99.4131622
306.87.99.110.811.914.2192433
409.110.612.214.415.818.8253244
6013.615.718.221.623.928.2384867
30 мм203.64.14.75.56791116
305.46.17.18.2910.6141724
407.38.39.510.91214192331
6010.912.414.216.41821283447
40 мм203.13.544.64.95.88912
304.75.366.87.48.6111419
406.27.17.99.11011.5151825
609.410.61213.714.917.3222737
50 мм202.83.13.544.357810
304.24.75.366.57.4101216
405.66.27.188.610131621
608.49.410.61213.815192331
75 мм202.42.62.93.23.53.9678
303.53.84.34.85.25.97911
404.75.25.86.577.8101215
607.17.88.69.710.411.8151723
100 мм2022.32.52.833.4567
303.13.53.74.24.44.8679
404.24.655.666.781012
606.26.87.68.4910.1121519

А для работы с таблицей понадобятся следующие данные:

— Верхняя строка – это стандартные диаметры (условного прохода, то есть внутренние) водопроводных труб, для которых ведется расчёт.

— Левый крайний столбец – толщина термоизоляции, в которую будет заключаться труба. В таблице приведены результаты расчетов для утеплителей с коэффициентом теплопроводности порядка 0,04 Вт/м×℃. Под эту «планку» можно спокойно отнести утеплители для труб изготовленные их пенополистирола, пенополиэтилена, минеральной ваты, то есть наиболее популярные. Ну а если используется, скажем, пенополиуретан, то так показатели термоизоляции еще выше, теплопотери, стало быть, меньше, и обогрев кабеля получается даже с весьма солидным эксплуатационным запасом.

Кстати, при выборе толщины утепления можно руководствоваться негласным «эмпирическим правилом», что слой термоизоляции трубы обычно делается не меньше ее диаметра (имеется в виду «нижний диапазон», то есть с диаметрами от 15÷20 и до 50 ÷ 60 мм).

— Второй слева столбец — это разница температур Δt: между температурой самой холодной декады зимы, свойственной данному региону, и требуемой температурой воды в трубе (условно + 10 ℃). Например, если для местности, где планируется прокладка водопровода, тридцатиградусные морозы являются обычным делом, то Δt принимается равной 40 градусов.

— Пересечение выбранных строки и столбца покажет расчетную величину удельных тепловых потерь, ватт на погонный метр. Именно эта величина и указывается в калькуляторе.

  • В общей формуле длины нагревателя, по которой составлен калькулятор, есть различные коэффициенты для обычного резистивного кабеля и для саморегулирующегося. То есть пользователю требуется указать, какой будет использоваться для подогрева водопровода.
  • Если на участке водопровода, подлежащем подогреву, имеется задвижка, кран, фланец, металлическая опора, то эти места потребуют дополнительного расхода тепла. Пользователь указывает данные, а программа сама внесет коррективы в расчёт.
  • Последним пунктом указывается удельная мощность нагревательного кабеля, выбранного для подогрева водопровода.

Это паспортная величина, обязательно указываемая в маркировке кабеля. Если выбирается саморегулирующийся вариант, где показатель изменяется с температурой нагрева, мощность обычно соответствует температуре окружающей среды в 10 ℃.

Обычно руководствуются такими рекомендациями:

— удельная мощность кабеля обычно берется так, чтобы она не была меньше удельных теплопотерь.

— для труб с ДУ до 25 мм обычно бывает достаточно удельной мощности 10 Вт/м;

— от 25 до 40 мм – 16 Вт/м;

— от 40 до 60 мм – 24 Вт/м;

— от 60 до 80 – 30 Вт/м

— свыше 80 мм – 40 Вт/м.

(С более значительными диаметрами при создании водопровода в частном доме вряд ли придётся сталкиваться).

— Если водопроводная труба – полимерная, то, независимо от ее диаметра, не стоит использовать нагревательный кабель мощнее 17 Вт/м.

Результат расчёта будет показан с округлением до одного метра ( в большую сторону).

Обезопасьте свой домашний водопровод от промерзания!

Надеяться только на утепление проблемных участков трубы – безрассудство! Без подогрева обвести спокойствие за неуязвимость своей системы не получится! По каким принципам осуществляется подогрев водопровода – читайте в специальной публикации нашего портала.

Понравилась статья?
Сохраните, чтобы не потерять!

Расчет греющего кабеля для системы обогрева труб

Методика подбора и расчета греющего кабеля для обогрева труб следующая. Поскольку существует несколько разновидностей кабеля: для установки внутри и снаружи трубы, саморегулируемые и резистивные, с разной мощностью — сначала нужно выбрать какой кабель вы хотите использовать в соответствии с тем, что за трубу и какой именно ее участок вы хотите обогревать. Потом, если это необходимо, нужно рассчитать теплопотери на погонный метр трубы. Расчет можно произвести по формуле или выбрать значение теплопотери по таблице. Только после этого можно узнать длину греющего кабеля.

Разновидности кабелей для обогрева

Греющий кабель в быту можно ипользовать для обогроева водопроводных и фановых труб. Обогревать их можно как изнутри, так и снаружи.

Греющий кабель внутри трубы с питьевой водой используется, когда нет возможности обогреть трубу снаружи, например: когда труба уже закопана.

Греющие кабели для обогрева внутри трубы бывают только саморегулируемые. Обратите внимание, что в этом случае длина кабеля внутри трубы равна длине обогреваемого участка трубы, и расчитывать их длину по формуле или таблице не нужно.

Греющие кабели снаружи трубы мощнее бывают как саморегулируемые так и резистивные. Однако для защиты от замерзания полиэтиленовых и пластиковых труб установленная мощность не должна превышать 24 Вт/м. Иначе возможно, что температура кабеля превысит максимально допустимые значения для материала трубы, что приведет к ее повреждению.

При обогреве водопроводных труб греющим кабелем снаружи мощность кабеля обязательно расчитывается по формуле или таблице, приведенным ниже.

При обогреве фановых труб, эксплуатируемых не в интенсивном режиме, исходя из нашего опыта достаточно использовать кабель SRL16-2 CR или SRL16-2 мощностью 16 Вт/м в расчете 1 метр кабеля на 1 метр трубы. Использовать в этой ситуации его можно как снаружи трубы, так и внутри нее. Поскольку фановые трубы практически не находятся под давлением, то кабель можно ввести без использования сальника.

При обогреве фановых труб, эксплуатируемых в интенсивном режиме, мощность кабеля обязательно расчитывается по формуле или таблице, приведенным ниже.

Факторы, учитываемые при расчете теплопотерь трубы

Для того, чтобы система обогрева труб выполняла требуемую задачу по защите труб от замерзания, ее мощности должно быть достаточно для компенсации теплопотерь нагреваемой воды в этой трубе.

Основные факторы, которые учитываются при расчете теплопотерь это:

  • Минимальная температура окружающей среды
  • Место установки трубы
  • Диаметр трубы
  • Тип трубы и её протяженность, на которой требуется установить подогрев
  • Толщина и коэффициент теплопроводности теплоизоляции

Чем больше труба или чем тоньше теплоизоляция, тем больше необходима удельная мощность кабеля (Вт/м). При определении толщины теплоизоляции можно использовать рекомендуемые нормы относительно минимальной толщины изоляции. Тепловые потери можно рассчитать по формуле или взять из таблицы.

Таблица рекомендуемых норм относительно минимальной толщины изоляции

Подбор кабеля при помощи расчета теплопотерь трубы по формуле.

Формула для расчета теплопотерь трубы следующая:

Qтр – теплопотери трубы, Вт
λ — коэффициент теплопроводности тепло изоляции, обычно равен 0,05 Bт / m * °C
Lтр — длина трубы, м
t вн. — температура жидкости внутри трубы, °C. (обычно для воды принимается значение +5 °C)
t нар. – минимальная температура окружающей среды, °C (для Красноярска принимается -35 °C)
D — наружный диаметр трубы с теплоизоляцией, м
d — наружный диаметр трубы, м
1,3 — коэффициент запаса

Требуемая длина кабеля рассчитывается по формуле:

Lк = Qтр / Р уд. каб.

Lк – длина кабеля, метров
Р уд. каб. — удельная мощность кабеля (следует из номинала кабеля). Пример: SRL30-2 CR — 30 Вт/м

Пример расчета: На рисунке выше диаметр трубы 40 мм, толщина теплоизоляции 20 мм, труба водопроводная (требуемая температура воды +5 °С), Красноярск (минимальная температура окр. среды -35 °С). Предположим, длина трубы 10 м.

Итак, получаем разность температур 40 градусов.

Qтр = 2*3,14*0,05*10*(+5-(-35))*1,3/ln(80/40)=233 Вт

Значение ln(80/40) нашли по таблице, представленной выше.

Получилось 233 Вт/м. В данной ситуации для обогрева нам подойдет кабель SRL24-2 CR или SRL24-2 мощностью 24 Вт/м, установленный вдоль трубы. Длина его будет равна длине трубы 10 м. См. Установка греющего кабеля снаружи трубы. Вариант 1.

Подбор кабеля при помощи таблицы теплопотерь трубы.

Также греющий кабель для обогрева трубы можно подобрать по таблице. Для этого необходимо знать диаметр трубы, разницу между температурой воды в трубе и минимальной температурой воздуха на улице (для Красноярска +5 °C – (-35 °C) = 40 °C) и толщину теплоизоляции. И тогда в таблице вы найдете значение теплопотерь на 1 м.погонный трубы.(Q удельн.)

Таблица теплопотерь трубы.

Расчетные теплопотери, Q, Вт/м (при коэфф, теплопроводности теплоизоляции 0,05 Вт/м°С)

Длину кабеля можно определить по формуле:

L кабеля = 1,3 * L тр * Q удельн / P удельн

L тр. — длина водопровода
Q удельн. — смотри значение в таблице теплопотерь трубы
Р удельн. — удельная мощность кабеля (следует из номинала кабеля). Пример: SRL16-2 CR — 16 Вт/м

Обратите внимание, длина кабеля внутри трубы с питьевой водой равна длине обогреваемого участка трубы, и расчитывать их длину по формуле или таблице не нужно.

Пример расчета:

Диаметр трубы 89 мм, толщина теплоизоляции 50 мм, требуемая температура воды +5 градусов, минимальная температура окр. среды -35 °С. Длина трубы 20 м.

Итак получаем разность температур 40 °С. Используя наши данные, находим в таблице ниже расчетную теплопотерю на метр трубы. В данном случае это будет 16.7 Вт/м. В данной ситуации для обогрева нам подойдет кабель SRL16-2 CR или SRL16-2.
Требуемая длина кабеля составит Lкабеля=1,3*20*16,7/16=27,1 м.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector