Принцип работы, характеристики и монтаж греющего кабеля для канализационных труб

Проблему замерзания канализационных коммуникаций наружной канализации лучше всего решать на этапе проектирования, используя утепление и располагая ее основную часть ниже глубины промерзания почвы. Но из-за большой глубины (больше 1м) или наличия, дополнительных коммуникаций это становится невозможно. Риску замерзания также подлежат части водопроводов и водостоков в местах выхода их из дома и непосредственного контакта с землей. Следовательно, все эти коммуникации нуждаются нужно защищать от возможного замерзания не только слоем термоизоляции, но и нагревательными элементами.

Есть несколько способов сооружения теплоизоляции для систем канализации с обогревом, без него, своими руками или прибегая к помощи специалистов. Одним из наиболее популярных и эффективных обогревов систем канализации является обогрев при помощи греющего кабеля.

Нагревательные кабели (виды)

Резистивный

Производят в одно- и двухжильном исполнении. Основой изделия такого типа является токопроводящая (нагревательная) жила, которая при прохождении электрического тока выделяет тепло по закону Джоуля-Ленца. Нагревательная жила изолируется, как правило, термостойким материалом (например, фторопластом). В некоторых видах используется двойная изоляция. Далее располагается металлическая экранирующая оплетка в виде сеточки из тонких проводников или просто фольги. Эта оболочка защищает его от механических повреждений, а также является экраном. Поверхность провода покрыта термостойкой оболочкой.

Работает этот кабель следующим образом. Если он одножильный, то подвод электроэнергии необходимо осуществлять с двух сторон (как показано на рисунке внизу слева), а провод петлей равномерно распределять по всей длине, что крайне неудобно. Проблема двустороннего подвода питания решена в двухжильных изделиях, хотя принцип действия аналогичен, но выполнять монтаж и подключение более удобно (на рисунке внизу справа). Кроме этого для обоих видов необходимо использовать контроль температуры его поверхности при помощи терморегуляторов.

Зональный

*

Он является разновидностью резистивного, а точнее модифицированная версия двухжильного. Модификация заключается в том, что в нем добавлены короткие отрезки нагревательных спиралевидных проводов, расположенных с некоторым шагом. Теперь, в отличие от своего предшественника, его можно отрезать кусками нужной длины с определенным шагом.

Саморегулирующий

Представляет собой провод с двумя, параллельно расположенными, медными жилами, между которыми находится полупроводник. Эта конструкция покрывается защитными, электроизолирующими и экранирующими оболочками. Удельное сопротивление электрическому току полупроводника прямо пропорционально его температуре. То есть чем выше его температура греющего, тем сопротивление между двумя жилами возрастает и наоборот. Как и у предыдущих изделий, тепло выделяется по тому же закону (Джоуля-Ленца) но не в токоведущих жилах, а в разделяющем их полупроводнике. Поскольку его проводимость зависит от температуры, то величина тока тоже будет меняться, а, следовательно, и мощность. По сути, этот провод сам себе нагреватель и терморегулятор на любом его участке по всей длине. Соответственно количество тепла на каждом участке будет выделяться по-разному, таким образом, что независимо от внешних условий температура его поверхности будет практически одинакова в каждой точке.

Индуктивный

Такой нагревательный кабель состоит из изолированной токопроводящей жилы, намотанной вокруг ферромагнитного сердечника, которым является труба. Переменный ток создает переменный магнитный поток, который индуцирует в ней вихревые токи, а они ее и нагревают.

Такой нагрев считается устаревшим и сейчас используется крайне редко. Это связано не только с низким КПД, но и с тем, что его можно применить лишь для труб из металла.

Какой греющий кабель выбрать для подогрева канализационных труб

Для решения этого вопроса сравним достоинства и недостатки вышеперечисленных проводов для обогрева. Резистивные одно-, двухжильные и зональные можно обобщить из-за их схожести.

Резистивные и зональные греющие кабели

Достоинства резистивных (в том числе и зональных) греющих кабелей:

• Простота устройства;
• Сравнительно низкая стоимость;
• При длительном использовании стабильность удельного сопротивления;
• При правильном монтаже длительный срок службы.

Недостатки:

• Невозможность изменять длину (в зональных эта проблема частично решена, но длина меняется ступенчато);
• Необходимость наличия терморегулирующего устройства;
• При близком расположении греющих проводов, при их переплетении и даже при загрязнении поверхности изоляция значительно перегревается. Перегрев изоляции ведет к ее преждевременному старению и возможному замыканию;
• Требовательность к установке.

Саморегулирующий кабель

*

Достоинства саморегулирующего кабеля:

• Не требует отдельного терморегулятора;
• Возможность отрезать метраж любой длинны (не меньше 1,5м и не больше указанного в паспорте);
• При монтаже допускаются приближение и скрещивание проводов, что значительно упрощает прокладку;
• Регулирование температуры происходит самостоятельно в каждой точке, по всей длине. Это полностью исключает его перегрев;
• Температура поверхности по всей длине практически одинакова.

Недостатки:

• По сравнению с резистивными, у этого изделия высокая стоимость.

Проанализировав достоинства и недостатки разных видов кабелей можно сделать вывод, что саморегулирующий будет на много эффективнее. При обогреве канализационных систем и водостоков с ним кроме вышеперечисленных достоинств можно добиться значительной экономии электроэнергии. Для этого нужен дополнительный терморегулятор для контроля за температурой внешней среды.

Выбор кабеля для системы канализации

Требуемая мощность обогрева напрямую связана с тепловыми потерями обогреваемой трубы. Очень важно произвести правильный подбор мощности для канализационной системы нужного диаметра и условий ее теплоотдачи.

Важно! Неправильный выбор мощности может привести:

1. При завышенной мощности к перегреву, вследствие которого уменьшиться срок службы системы обогрева. В худших случаях канализация из пластика может расплавиться. (При применении саморегулирующего нагревательного кабеля перегрев полностью исключен).
2. При заниженной мощности – система не сможет противостоять низким температурам, что приведет к замерзанию стоков.
3. К снижению экономической эффективности обогрева.
4. Увеличение вероятности поражения человека или животного электрическим током.
5. Снижение срока службы как системы обогрева та и самой канализации.

Когда вы своими руками сооружаете канализацию, проектируете ее обогрев и теплоизоляцию, то можно руководствоваться таблицей, приведенной ниже. Она отображает средние тепловые потери в зависимости от диаметра трубы, слоя изоляции и разности температур.

*

Мощность на единицу длины принимаем равной или немного больше числа, которое находим на пересечении нужной толщины и разности температур. Далее протяженность трубопровода умножаем на это число и на коэффициент запаса 1,3, затем делим на мощность кабеля по паспорту — это будет необходимая длина.

Надежность нагревательного кабеля

Надежность саморегулирующего кабеля напрямую зависит от качества греющей матрицы (полупроводниковый материал между токоведущими жилами). Чем ниже качество, тем быстрее она стареет – как следствие уменьшается удельное тепловыделение и саморегулирование. Срок службы такой матрицы низкого качества 3-4 года.

Проверенные производители, заботящиеся о своей репутации, такие как Fujikura, Pentair, Devi, Hemstedt используют качественные материалы для производства. Это конечно же выражается в более высокой цене, но его работа на протяжении всего срока службы (15…20 лет) того стоит.

Основные этапы укладки греющего кабеля

В частных домах и на производстве монтаж обогрева осуществляют на этапе утепления труб канализации. Нужно надежно загерметизировать стыки, чтобы избежать просачивания влаги. Кабель можно прокладывать по наружной стороне трубопровода (под теплоизоляцией) или внутри него.

Внутренний монтаж

Такой способ обогрева системы канализации имеет гораздо больше недостатков:

• Увеличивается риск засора;
• Греющий кабель постоянно подвергается агрессивной среде стоков (соответственно нужно раскошеливаться на покупку с более устойчивой внешней оболочкой);
• Применять такой способ на протяженных коммуникациях крайне сложно;
• Необходимо наличие дополнительного тройника.

Однако способ прокладки внутри трубы иногда может стать единственно возможным решением. Достоинства:

• Можно обогревать трубы с низкой теплопроводностью или старые системы со значительными отложениями на стенках;
• Удобно обогревать частично в местах прохода канализации через фундамент;
• Удобно обогревать водопровод и водостоки без теплоизоляции.

Основные этапы монтажа:

1. Для того чтобы внедрить кабель в канализацию устанавливают специальную муфту-ниппель.
2. Если нет тройника или отверстия для ревизии, можно вырезать небольшой участок, а потом смонтировать переходник нужного диаметра.
3. Ввести на нужную глубину кабель.
4. Канализационную трубу необходимо загерметизировать. Нужно завинтить гайку с ниппелем и проверить герметичность.
5. Подключить кабель к электросети. Для этого заблаговременно необходимо предусмотреть штепсельную розетку поблизости или автоматический выключатель.

Наружный монтаж

При наружном монтаже греющего кабеля есть два способа — это укладка «волной» («спиралью») или вдоль трубы. Независимо от способа он укладывается по всей длине. Более высокая концентрация укладки должна соответствовать местам с повышенной вероятностью замерзания. Далее он выводится в теплое место, а только потом производится электрическое подключение.

Укладка спиралью

Это самый универсальный и, наверное, наиболее эффективный способ. Конечно для этого необходимо затратить время и в запасе иметь соответствующий опыт. Но такой способ допускает, обогрев канализации с возможностью в дальнейшем ее модифицировать с небольшими затратами.

Принцип монтажа:

1. При небольших протяженностях кабель укладывается спиралью наматываясь вокруг трубы. (расчетная длинна распределяется по всему трубопроводу).

2. Для больших протяженностей. Делим трассу на количество секций кратное двум (примерно).
3. С запасом по длине крепим предварительно кабельное изделие.
4. Полученные петли обматываем вокруг трубы в противоположном направлении одна от одной.
5. Намотку витком ведем с шагом 30-50 см.

К трубе его крепится клейкой или алюминиевой лентой с шагом 0,5-1м или вдоль кабеля по всей длине. Алюминиевая лента заделывается для обеспечения полной герметизации кабеля.

Укладка вдоль трубы

*

Это более простой способ монтажа, но по эффективности обогрева немного хуже. Принцип такой укладки можно увидеть на рисунке снизу. С одним (слева) и с двумя (справа) греющими элементами. Крепление кабельного изделия к трубе через через 0,5-1м или по всей длине аналогично предыдущему способу.

При прокладке системы канализационных труб в земле необходимо то же утепление и дополнительный обогрев. Кроме этого рекомендуется использовать внешнюю защитную оболочку. Нагревательный саморегулирующий кабель рекомендуется не наклеивать полосой фольги, а полностью обматывать ее вокруг трубы, как показано на рисунке ниже.

Рекомендации мастеров монтажа

1. Для повышения экономии при обогреве труб системы канализации саморегулирующим кабелем нужно использовать дополнительный терморегулятор для контроля за температурой внешней среды.
2. Необходимо обеспечить надежное соединение канализационных стыков, для предотвращения прохождения влаги.
3. Категорически запрещается монтировать внутренним способом кабельные изделия с обычной изоляцией.
4. Допустимая температура материала трубы, а также ее изоляции должна быть выше температуры, до которой кабель будет нагреваться.
5. Углы поворота греющего кабеля должны соответствовать прописанным в его паспорте.
6. Во время монтажа температура воздуха, при которой выполняется прокладка, должна быть выше допустимой.
7. В момент первого включения саморегулирующего кабеля в электросеть его потребляемая мощность будет превышать паспортную в несколько раз. После чего за несколько минут показатель придет в норму.

На первый взгляд монтаж греющего саморегулирующего кабеля для защиты труб системы канализации очень прост, но это требует знания соответствующих норм и правил. Соблюдая их, вы сможете смонтировать эффективную и надежную систему обогрева.