Нагревательный кабель: эксплуатационные свойства и основные разновидности

Виды кабеля

Перед монтажом, важно изучить, какие бывают обогревательные провода и способы их установки. Существует два вида кабелей: резистивные и саморегулирующиеся

Существует два вида кабелей: резистивные и саморегулирующиеся.

Разница между ними в том, что когда по кабелю проходит электрический ток, то резистивный нагревается равномерно по всей длине, а особенностью саморегулирующегося является изменение электрического сопротивления в зависимости от температуры. Это значит, что чем выше температура участка саморегулирующегося кабеля, тем ниже на нём будет сила тока. То есть, разные части такого кабеля могут нагреваться каждый до нужной температуры.

Кроме того, многие кабели выпускаются сразу с термодатчиком и автоуправлением, что значительно экономит электроэнергию во время эксплуатации.

Саморегулирующий кабель более сложен в изготовлении и стоит дороже. Поэтому, если нет особых условий эксплуатации, то чаще приобретают резистивный греющий кабель.

Резистивный

Обогревающий кабель для водопровода резистивного типа имеет бюджетную стоимость.

Различия кабелейИсточник теплина.рус

Он подразделяется на несколько разновидностей, в зависимости от конструктивных особенностей. Каждая из них имеют свои достоинства и недостатки: 

Тип кабеля	Плюсы	Минусы
Одножильный	Конструкция простая. Имеет нагревательную металлическую жилу, медную экранирующую оплётку и внутреннюю изоляцию. С внешней стороны присутствует защита в виде изолятора. Максимально нагревается до +65°С.	Для обогрева трубопроводов неудобен: к источнику тока необходимо подсоединить оба противоположных конца, которые находятся далеко друг от друга.
Двухжильный	Имеет две жилы, каждая из которых изолирована отдельно. Дополнительная третья жила голая, но все три охватывает фольгированный экран. Внешняя изоляция обладает термостойким эффектом.Максимально нагревается до +65°С.	Несмотря на более современную конструкцию, мало чем отличается от одножильного элемента. Эксплуатационные и нагревательные характеристики идентичны.
Зональный	Есть независимые секции обогрева. Две жилы изолированы отдельно, а сверху расположена нагревательная спираль. Соединение осуществляется посредством контактных окон с токопроводящими жилами. Это позволяет создавать тепло параллельно.	Недостатков не найдено, если не учитывать ценник изделия.

Резистивные провода разного видаИсточник yandex.net

Большинство покупателей предпочитают проводить прокладку провода «по старинке» и приобретают провод с одной или двумя жилами.

В связи с тем, что для подогрева труб можно применять кабель только с двумя жилами, одножильный вариант резистивного провода не применяется. Если владелец дома по незнанию установил его, это грозит замыканием контактов. Дело в том, что одну жилу необходимо закольцовывать, что проблематично в условиях работы с нагревательным кабелем.

Если проводить монтаж греющего кабеля на трубу самостоятельно, то специалисты советуют для наружной прокладки выбирать зональный вариант. Несмотря на особенность конструкции, его установка не вызовет серьёзных затруднений.

Конструкция проводовИсточник otdelkaexp.ru

Ещё немаловажный нюанс в одножильных и двужильных конструкциях: в продаже можно найти уже отрезанные и изолированные изделия, что исключает возможность подогнать кабель под оптимальную длину. Если нарушить изоляционный слой, то провод будет бесполезен, а если повреждения появятся после установки, то потребуется заменять систему на всем участке. Этот недостаток относится ко всем видам резистивных изделий. Монтажные работы таких проводов не отличается удобством. Также нет возможности использовать их для прокладки внутри трубопровода – мешает оголовок датчика температуры.

Саморегулирующий

Саморегулирующий греющий кабель для водопровода с самостоятельной регулировкой имеет более современную конструкцию, что сказывается на длительности эксплуатации и удобстве монтажа.

Конструкцией предусмотрено:

• 2 медные жилы в термопластичной матрице; 
• 2 слоя внутреннего изоляционного материала; 
• оплётка из меди; 
• внешний изоляционный элемент. 

Важно, что этот провод прекрасно работает без термостата. В саморегулирующих кабелях стоит полимерная матрица

При включении активизируется углерод, а во время повышения температурного режима, растёт расстояние между её графитовыми составляющими.

Саморегулирующийся кабельИсточник moydomik.net

Утепление трубопровода

Прокладывая зимний водопровод из собственного водозабора в виде колодца либо скважины будет достаточно траншеи глубиной пол метра. В нее следует помещать трубопровод в утепленном виде.

Для этого на дне канавы из кирпича или других строительных материалов выкладывается желоб, куда помещается водопровод обернутый в специальную строительную теплоизоляцию.

Сверху желоб накрывается строительным материалом и засыпается грунтом. Необходимо предусмотреть гидроизоляцию желоба, что повысит срок эксплуатации водопровода. На этом месте высаживаются однолетние растения, позволяющие при необходимости открыть доступ к желобу.

Существует два основных вида утеплителей:

• специальные заводские теплоизоляционные изделия для труб, соответствующие с их диаметром;
• утепляющий материал выпускаемый в лентах либо пластах, который применяется при обматывании поверхности труб.

Утеплитель для водопроводных труб

В северных широтах нашей страны утепление наружных трубопроводов является необходимостью, что позволяет избежать их промерзания.

Для качественной теплоизоляции применяются материалы:

• пенополистирол, состоящий из гранул сплавленных в единый пласт, который обладает превосходными теплоизоляционными характеристиками;
• экструдированный полистирол дает возможность утеплить трубу и не пропустить к ней влагу, он является одним из наиболее качественных материалов;
• пенопласт обладает хорошей способностью теплоизоляции, однако считается хрупким, боится механического давления;
• пенополиуретан чаще всего применяется в работах по утеплению трубопровода;
• вспененный полиэтилен пользуется достаточным спросом;
• стекловата хорошо подходит для утепления трубопровода, однако требует соблюдения техники безопасности при ее укладке;
• каменная вата имеет подходящие теплоизоляционные характеристики, однако используются в сухой среде.

Перед выбором подходящего материала необходимо просмотреть его эксплуатационные характеристики и сравнить их со средой прокладки водопровода.

Подогрев

Планируя зимний водопровод важно понимать, что теплоизоляция помогает задержать тепло и уменьшить процесс остывания жидкости, однако поднять температуру в трубопроводе она не в состоянии. При сильных морозах ее может быть недостаточно

Для решения этой проблемы: Это позволяет самостоятельно сделать устройство для подогрева воды и включать его при значительных понижениях температуры.

• применяется специальный кабель, обогревающий трубу по которой передается вода;
• в зависимости от выбора, он может прокладываться вдоль трубопровода или оборачиваться вокруг него;
• для гарантии его устанавливают под теплоизоляцию, таким образом происходит экономия электричества;
• он включается лишь в случаях крайней необходимости.

Искусственный подогрев трубопровода является огромным подспорьем при его прокладке и эксплуатации в суровых условиях русской зимы. Благодаря ему предоставляется возможность транспортировать воду при значительных минусовых температурах, не переживая за состояние системы.

Пищевой и не пищевой — 3 отличия

Саморегулирующиеся кабеля подразделяются на пищевые, которые можно закладывать непосредственно в трубу, и не пищевые, накладываемые поверх.

Чем они отличаются между собой конструктивно? Во-первых, размером.

Пищевые при достаточно схожих характеристиках, имеют меньшее сечение, дабы не занимать полезную площадь внутри водопровода. Сравните, самые распространенные габариты у наружных 7*14мм, 7*15мм,  и у внутренних – 5*7мм.

Ошибка №4
Не угадаете с размером, и такой кабель реально может уменьшить напор воды.

При этом не забывайте про концевую муфту, которая имеет сечение в 1,5-2 раза большее, чем сам провод.

Второе отличие – обязательное наличие экрана. У наружных его может и не быть.

Ну и третье, самое главное – материал внешней изоляции.

Вот, например, пищевой вариант.

Снаружи мы имеем:

фторполимерную оболочку

Эта оболочка химически инертна к агрессивной среде и не разлагается внутри водопровода.

Далее идут:

бронированный, защитный экран или оплетка

Ошибка №5
Без такого заземляющего экрана кабель внутри трубы использовать нельзя.

слой изоляции

две медные жилы с полимером между ними

У не пищевой модели оболочка состоит из полиолефина устойчивого к ультрафиолету.

Саморегулирующийся тип кабеля

Такое изделие можно применить не только для прогрева трубы, но и в случаях, если водопровод зарыт, а снаружи прикрепить кабельную конструкцию не представляется возможным. Существует много видов саморегулирующихся изделий от отечественных и зарубежных марок. Все они прошли соответствующую сертификацию. Наружный слой покрытия кабеля очень устойчив к химическим средам, поэтому его можно также использовать при обогреве внутренних канализационных труб.

Саморегулирующиеся изделия пригождаются тогда, когда случайно не включили греющий кабель и трубы начинают промерзать. Кабельное изделие не только возмещает потерю тепла, но и хорошо прогревает систему труб. Такое свойство системы сохраняет водопровод от разрывов при минусовых температурах.

Конструкция укомплектована в виде силового кабеля (по 2,5 м). Изделия в готовом виде упакованы в коробку и полностью готовы к установке. В ней, помимо кабеля находится прикрепленный к изделию силовой кабель с электрической вилкой. При необходимости использования конструкции, надо будет разместить нагревательную часть в трубу и вывести с помощью сальника электрическую часть.

Встречаются наборы с фиксированной длиной (2-5, 7,10, 15 м) и секции, которые можно заказать. Собранный внутри трубы комплект кабеля можно купить в готовом виде в специализированном магазине.

ВАЖНО! Кабель с саморегулировкой не нуждается в дополнительном системном контроле и регуляции температуры, так как способен самостоятельно изменять мощность и степень отдачи тепла, в соответствии с окружающей температурой.

Конструкция и способы применения

Технические характеристики греющих кабелей, их виды, существенно отличаются друг от друга, и применяются для нагрева:

• Водопровода.
• Канализации.
• Водостоков, резервуаров.
• Трубопроводов разного назначения.

При всем разнообразии задач, возложенных на эти нагревающие элементы, главным их назначением было и остается предотвращение жидкостей от замерзания за счет повышения температуры.

Немаловажным плюсом в работе этих систем является функция, которую принято называть зональным применением. Иными словами, всегда можно из комплекта элементов собрать некую мини-систему для того чтобы обогревать какой-то небольшой участок, не подключая к общей сети. Выгода:

1. Экономия материалов.
2. Экономится электроэнергия.

Существуют элементы длиной как в 150-20 мм, так и обмотки в 200 м.

Составляющие таких систем:

• Внутренняя жила. Может быть как одна, так и несколько. Изготовлена из сплавов с высоким электрическим сопротивлением, и чем оно выше, тем больше величина удельного тепловыделения.
• Изоляция. Она изготовлена из полимеров. Как правило, вместе с ней применяют экран из алюминия или меди.
• Наружная оболочка. Очень прочная, сделана из ПХВ – она покрывает внутренние элементы.

Примерно так выглядит кабель для подогрева, как говориться, в разрезе. Более наглядно это можно увидеть в инструкции на этот элемент или же на просторах мировой паутины.

Возможны некоторые нюансы – разные сплавы или способы изоляции. Все зависит от того или иного производителя.

Кроме того кабели бывают плоскими по форме. Их из-за этого называют лентой.

Чтобы улучшить характеристики, медную оплетку (экран) покрывают слоем никеля, а что касается наружного слоя, то его увеличивают.

Требования к материалу ПХВ: влагостойкость и устойчивость к ультрафиолету.

Существуют еще и так называемые пищевые кабели – они служат для внутреннего монтажа и соответствуют санитарным нормам. Вода для питья должна быть безопасной для здоровья.

Низковольтный аналог

На опасных (взрывоопасных, пожароопасных) производствах есть необходимость в низковольтном элементе – того требует как технологический процесс, так и техника безопасности.

Так, широко применимы кабели на 12-14 вольт.

Разновидности кабеля

Электропровода, исходя из схемы теплового выделения, бывают двух типов: резистивного и саморегулирующего. Первые разделяются на зональные и линейные. Вторые выделяются выделением тепла в процессе передвижения тока по жилам, и бывают одножильного и многожильного типа.

Одножильные  применяются очень редко. Проблематичным здесь является необходимость в закольцовывании цепи в районе источника питания, что не может быть возможным.

Двужильные с одной стороны присоединяются к питательному блоку, а другим присоединяются к контактной муфте. Причем, здесь может происходить нагревание как одной жилы (вторая будет проводником), так и двух. При нагревании одновременно двух жил мощность повышается.

Саморегулирующий кабель предназначается для протягивания внутри и снаружи трубопровода. Отличаются способностью регулировки уровня теплоотдачи при колебаниях температур, благодаря чему энергия экономится.

Такие провода предназначены для монтажа на небольших магистральных участках. Устройство термостата здесь не является принципиальным. Кабельные саморегулирующиеся системы могут иметь как термостат, так и быть оснащенными разнообразными дополнительными устройствами для протягивания внутри трубопровода. Он очень распространен, но имеет один недостаток — большую цену.

Как подобрать правильный кабель?

При выборе подходящего горячего кабеля необходимо определиться не только с его типом, но и правильно подобрать его мощность.

При этом необходимо учесть такие параметры, как:

• назначение конструкции (для канализации и водопровода расчеты выполняются по-разному);
• материал, из которого выполнена канализация;
• диаметр трубопровода;
• особенности участка, который предполагается обогревать;
• характеристика используемого теплоизоляционного материала.

На основании этих сведений рассчитывают теплопотери на каждый метр конструкции, выбирают тип кабеля, его мощность, после чего определяют подходящую длину комплекта. Расчеты можно выполнить с помощью специальной формулы, по расчетным таблицам или с использованием он-лайн калькулятора.

Расчетная формула выглядит так:

Qтр – теплопотери трубы (Вт); – коэффициент теплопроводности утеплителя; Lтр – длина обогреваемой трубы (м); tвн – температура содержимого трубы (C), tнар – минимальная температура окружающей среды (C); D – наружный диаметр коммуникаций с учетом утеплителя (м); d – наружный диаметр коммуникаций (м); 1,3 – коэффициент запаса

Когда теплопотери рассчитаны, следует вычислить длину системы. Для этого полученное значение нужно разделить на удельную мощность кабеля нагревательного устройства. Результат следует увеличить, учитывая обогрев дополнительных элементов. Мощность кабеля для канализации стартует с 17 Вт/м и может превышать 30 Вт/м.

Если речь идет о канализационных трубопроводах из полиэтилена и ПВХ, то 17 Вт/м – это максимальная мощность. Если использовать более производительный кабель, то высока вероятность перегрева и повреждения трубы. Сведения о характеристиках изделия можно найти в его техническом паспорте.

С помощью таблицы подобрать подходящий вариант немного проще. Для этого сначала нужно выяснить диаметр трубы и толщину теплоизоляции, а также предполагаемую разницу между температурой воздуха и содержимого трубопровода. Последний показатель можно найти с помощью справочных данных в зависимости от региона.

На пересечении соответствующей строки и столбца можно найти значение теплопотерь на один метр трубы. Затем следует вычислить общую длину кабеля. Для этого размер удельных теплопотерь, полученный из таблицы, нужно умножить на длину трубопровода и на коэффициент 1,3.

Таблица позволяет найти размер удельных теплопотерь трубы конкретного диаметра с учетом толщины теплоизоляционного материала и условий функционирования трубопровода (+)

Полученный результат следует разделить на удельную мощность кабеля. Затем нужно учесть влияние дополнительных элементов, если такие имеются. На профильных сайтах можно найти удобные он-лайн калькуляторы. В соответствующие поля нужно ввести необходимые данные, например, диаметр труб, толщину утеплителя, температуру окружающей среды и рабочей жидкости, регион и т.п.

Такие программы обычно предлагают пользователю дополнительные возможности, например, помогают рассчитать необходимый диаметр канализации, размеры слоя теплоизоляции, тип утеплителя и т.п.

Опционально можно подобрать тип укладки, выяснить подходящий шаг при монтаже греющего кабеля спиралью, получить список и количество комплектующих, которые понадобятся для укладки системы.

Подбирая саморегулирующийся кабеля важно правильно учесть диаметр конструкции, на которую он будет установлен. Например, для труб диаметром 110 мм рекомендуется брать маркуLavita GWS30-2 или аналогичный вариант другого производителя

Для трубы на 50 мм подойдет кабель Lavita GWS24-2, для конструкций диаметром 32 мм – Lavita GWS16-2 и т.д.

Сложные расчеты не понадобятся для канализации, которая используется не часто, например, на летней даче или в доме, которым пользуются, лишь изредка. В такой ситуации просто берут кабель мощностью 17 Вт/м с длиной, соответствующей размерам трубы. Кабель такой мощности можно использовать и снаружи, и внутри трубы, при этом устанавливать сальник необязательно.

При выборе подходящего варианта греющего кабеля следует соотнести его производительность с расчетными данными по вероятным теплопотерям канализационной трубы

Для прокладки греющего кабеля внутри трубы выбирают кабель со специальной защитой от агрессивного воздействия, например, DVU-13. В отдельных случаях для монтажа внутри используют марку Lavita RGS 30-2CR. Это не совсем верное, но допустимое решение.

Такой кабель предназначен для обогрева кровли или ливневой канализации, поэтому защитой от разъедающих веществ он не снабжен. Его можно рассматривать лишь как временный вариант, поскольку при длительном использовании в неподходящих условияхкабель Lavita RGS 30-2CR неизбежно сломается.

Как и чем утеплять

Отсутствие цокольного этажа особенно вынуждает заботиться об утеплении.

Трубы, конечно, могут быть и частично закопаны в земле, но выход какой-то их части наружу неизбежен, и он требует теплоизоляции. В первом случае немаловажную роль играет глубина, на которую трубу закопали – не всегда есть возможность да и желание копать яму или траншею на глубину промерзания грунта – ведь в Сибири, на Севере эта величина составляет несколько метров.

Если дом стоит на косогоре, то и пространство под ним достаточно большое, там «гуляет» ветер и мороз, даже если этот зазор и закрыт каким-либо щитовым материалом. Упомянутый зазор может достигать одного метра и даже более, и здесь нужны эффективные меры по защите труб от холодов.

Утепление бывает разным, и наиболее распространенное – упаковка труб минеральной ватой. Но эта шуба не всегда эффективна, и такие меры не всегда достаточны.

Для утепления скважин, например, иногда применяют и пенополистерол экструдированный. Способ очень трудоемкий, поскольку требуется целый набор (пакет) кусков из этого материала и нужно еще и сделать в каждом из них отверстия под трубу. Вся эта «конструкция» закапывается в грунт (по возможности). Материал этот, кстати, стоит вовсе недешево.

Не кабелем единым

Каким бы ни был тип применяемого кабеля, утепление все же производится – так куда надежнее, особенно если учесть, что кабель когда-то, да и выйдет из строя, а вода в короткое время в трубе замерзнет.

Теплоизоляцию монтируют поверх водопроводной трубы и кабеля. Если все же трубу с кабелем не упаковать таким образом, то тогда обогрев будет тратиться почти впустую – в атмосферу.

Кроме уже упомянутого пенополистирола применяют еще и вспененный полиэтилен. Эти оба материала влагостойки и являются некоторой защитной амортизацией для труб. Хотя сами так же нуждаются в дополнительной защите.

По этой простой причине очень часто применяется известная конструкция – «труба в трубе», особенно если трубы размещены в грунте или же на воздухе. Утеплитель находится между этих труб – между «штатной» и защитной, она большего диаметра, с учетом толщины теплозащиты.

Технические характеристики греющих кабелей

Для выбора греющего кабеля нужно понимать, на какие технические характеристики нужно обращать внимание, а так же понимать, какие есть потребности по обогреву. В этой статье будут рассмотрены основные характеристики греющих кабелей для нужд обогрева водопровода

Мощность греющего кабеля

Первая характеристика, на которую надо обратить внимание, — это мощность греющего кабеля. Она измеряется в ваттах на погонный метр и в зависимости от моделей может быть от 5 до 150 Вт/м. Чем больше мощность, тем больше потребление электричества и больше отдача тепла

Чем больше мощность, тем больше потребление электричества и больше отдача тепла.

Для обогрева водопровода применяются кабели небольшой мощности — от 5 до 25 Вт/м, в зависимости от того, как смонтирован греющий кабель и где проходит водопровод, можно ориентироваться на такие мощности:

• водопровод проложен в земле, кабель внутри трубы — достаточно 5 Вт/м
• водопровод проложен в земле, кабель снаружи трубы — мощность от 10 Вт/м
• водопровод проложен по воздуху — от 20 Вт/м

Труба и греющий кабель во всех случаях должны быть утеплены слоем утеплителя не менее 3-5 мм.

В случае с резистивный греющим кабелем мощность остается постоянной на всем его протяжении и вне зависимости от температуры трубы, а вот саморегулирующийся кабель уменьшает потребляемую мощность и свою температуру, если труба уже прогрета. За счет этого экономится значительная часть электроэнергии, и чем больше рабочая мощность саморегулирующегося кабеля, тем больше ощущается экономия.

Зависимость мощности обогрева от температуры показана на графике.

На графике приведены зависимости мощностей от температуры для пяти различных саморегулирующихся кабелей с разной номинальной мощностью от 15 Вт/м до 45 Вт/м. Наибольшая эффективность от применения таких кабелей получается при использовании в условиях протяженного водопровода, который проходит в очень разных температурных условиях. Чем больше перепад температур, тем больше экономия.

Однако при обогреве небольшого участка водопровода, это не так ощутимо. Если вода подаётся из скважины, то её температура вне зависимости от времени года колеблется от 2 до 6 градусов, а задача греющего кабеля в том, чтобы просто не допустить её замерзания, то есть поддерживать на уровне около +5 градусов Цельсия. Это значит, что греющий кабель будет работать в диапазоне температур от 0 до 5 градусов, разница в мощности при этом составляет всего несколько Ватт (от 2 Вт для маломощного кабеля, до 5 Вт для 45-ваттного кабеля).

Температура греющего кабеля

Вторая важная характеристика — это рабочая температура. По этому показателю все греющие кабели делятся на три категории:

1. Низкотемпературные с рабочей температурой до 65 градусов
2. Среднетемпературные — 120 градусов
3. Высокотемпературные — до 240 градусов

Для обогрева водопровода используются только низкотемпературные кабели, более того они никогда не работают при температурах даже близко подходящих к их максимальным 65 градусам.

Область применения

По области применения кабели делятся на два типа:

1. Пищевой — только его можно применять для монтажа внутри трубы при обогреве водопровода, который используется для бытовых нужд, подачи питьевой воды.
2. Технический — применяется для монтажа снаружи трубы в любых случаях, может монтироваться внутри трубы только тогда, когда вода не употребляется в пищу (например, в системах полива, мойки или отопления).

Греющие кабели используются для подогрева водопровода, кровли, карнизов и других элементов, где нежелательно замерзание воды зимой. Самым простым вариантом являются резистивные греющие кабели, они бывают одножильные и двухжильные.

Саморегулирующиеся греющие кабели используются для обогрева водопровода в тех местах, где он прокладывается выше уровня промерзания грунта — например в местах ввода трубопровода в дом. Саморегулирующийся кабель обладает способностью самостоятельно изменять интенсивность подогрева на разных участках в зависимости от потребности: чем ниже температура обогреваемого объекта, тем сильнее разогревается кабель.

Монтаж саморегулирующегося греющего кабеля можно выполнять разными способами: внутри трубы и снаружи, располагать его вдоль трубы или по спирали.

Терморегулятор — это устройство коммутации электрической цепи, которое используется для включения и выключения нагревательных приборов, таких как радиаторы отопления, греющие кабели в системе тёплого пола или в антиобледенительных системах. Принципиально схема подключения одинакова для всех терморегуляторов.