Саморегулирующий греющий кабель для водопровода своими руками: устройство, изготовление и монтаж

Расположить наружную водопроводную магистраль в траншее ниже глубины промерзания грунта получается далеко не всегда, в ряде случаев ее приходится прокладывать выше, а иногда – и вовсе на открытом воздухе.

В подобных ситуациях исключить возможность замерзания воды зимой можно только одним способом – предусмотреть подогрев трубы.

Оптимальным решением данной проблемы является монтаж электрических нагревательных кабелей, которые в современном исполнении даже «научились» автоматически корректировать мощность тепловыделения. Что же представляет собой саморегулирующий греющий кабель для водопровода?

Устройство и разновидности

По внешнему виду нагревательный кабель ничем не отличается от обычного, только вместо токопроводящей жилы в нем имеется резистивный – то есть имеющий высокое электрическое сопротивление – элемент.

Он-то при подключении к электричеству и разогревается, так же как ТЭН в электрочайнике или спираль в электроплитке.

Главная характеристика такого кабеля – удельная тепловая мощность, то есть приходящаяся на 1 м длины (единица измерения – Вт/м). Прочие характеристики в основном связаны с качеством наружной оболочки: стойкость к истиранию, ударам и воздействию химических веществ, влагоустойчивость и диэлектрическая прочность.

Нагревательные кабели бывают следующих видов:

• нерегулируемые;
• саморегулирующиеся;
• индуктивные.

Нерегулируемые (с постоянным сопротивлением)

Это самый дешевый вариант, который сегодня часто называют устаревшим.

Резистивным элементом такого кабеля является одна или несколько жил, выполненных из нихрома, стали, меди или особого сплава.

Все это помещается в экранирующую оболочку (медная сетка или алюминиевая фольга), а затем – в защитную изоляцию из ПВХ или модифицированного полиолефина.

Часто под экранирующей оболочкой располагают второй слой изоляции – из фторполимера или того же полиолефина.

Многожильная версия является более предпочтительной, поскольку не генерирует столь мощного электромагнитного излучения, как одножильная. Кроме того, кабель с несколькими жилами подключается к электросети только с одной стороны (тип А), в то время как у одножильного нагревателя подсоединять к сети приходится оба конца (тип Е). Ввиду этого обстоятельства траекторию одножильного кабеля обычно стараются делать замкнутой.

Сопротивление кабеля данного типа регулировать нельзя, поэтому он всегда работает на полную мощность. Если теплоотвод на каком-либо участке окажется недостаточным, резистивный элемент может перегреться и расплавиться. Чувствительность к перегреву приходится учитывать при монтаже и эксплуатации, к тому же она требует более точных расчетов при подборе мощности.

Нерегулируемые кабели (зачастую их просто называют резистивными) делятся на два вида:

1. Линейные: это самый обычный вариант, состоящий из одной или нескольких жил. Резать такой кабель нельзя, он применяется только в цельном виде.
2. Зональные: имеют более сложное устройство. Внутри имеются два обычных (нерезистивных) проводника, между которыми уложена изоляция с проделанными через каждый метр отверстиями. Токопроводящие жилы обматываются спиралью из проволоки с высоким сопротивлением (резистивный элемент), которая подключается к ним через имеющиеся в изоляции отверстия. Таким образом получается, что резистивный элемент состоит из нескольких фрагментов, запитанных по параллельной схеме. Это позволяет резать нагревательный кабель в любом месте.

В промышленности применяют нагревательные кабели в минеральной изоляции. Они имеют гибкую коррозионноустойчивую металлическую оболочку (сплав ALLOY 825), которая делает их очень прочными и позволяет применять нагреватель в условиях воздействия очень высоких температур. Между наружной оболочкой и резистивным элементом имеется защитная изоляция из оксида магния. Обычно такие кабели делаются очень мощными и используются для решения специфических задач.

Если вы решили самостоятельно организовать водопровод из ПП-труб, то без паяльника вам не обойтись. Паяльник для полипропиленовых труб: как выбрать подходящую модель? Читайте далее.

Об инструментах для монтажа металлопластиковых труб читайте тут.

А здесь http://aquacomm.ru/cancliz/zagorodnyie-doma/avtonomnaya/stoki/uklon-kanalizacionnoj-truby.html информация о способах замера уклона канализационных труб. Каким должен быть уклон и чем грозит отклонение от нормы.

С переменным сопротивлением (саморегулирующиеся)

Открытия в области материаловедения позволили создать нагревательный кабель нового поколения. Внутри него расположены две токопроводящие жилы, соединенные между собой матрицей или нитями из особого полимера с полупроводниковыми свойствами. Именно он и является резистивным элементом.

Особенность данного полимера состоит в том, что его сопротивление зависит от температуры, и если она окажется слишком большой, матрица просто перестанет пропускать ток и кабель отключится. Причем не весь, а только тот его участок, где возникла опасность перегрева.

Саморегулирующий греющий кабель для труб

Вся остальная линия будет работать в штатном режиме. Таким образом, саморегулирующий кабель является абсолютно надежным, ведь даже при самых неблагоприятных обстоятельствах перегореть он не может просто физически.

Еще одно достоинство такого нагревателя заключается в его экономичности. Если обычный нерегулируемый кабель независимо от температуры всегда потребляет максимальное количество электрической энергии, то саморегулирующий в теплую погоду сократит ее расход до минимума.

Кабель данного типа можно разрезать на фрагменты.

Индуктивные

Кабель такого типа представляет собой сильно вытянутую гибкую электрокатушку с ферромагнитным сердечником.

При пропускании тока через обмотку последняя генерирует в сердечнике переменный магнитный поток, приводящий к образованию вихревых токов.

В результате сердечник начинает греться. Греется и токопроводящая обмотка, выделяя примерно 20% всей тепловой энергии.

Используя принцип индуктивности, в греющий кабель можно превратить и саму водопроводную трубу, если, конечно, она изготовлена из стали или другого металлического сплава. Трубу обматывают проводом, который подключается к источнику высокочастотного переменного тока. Как и в ферромагнитном сердечнике, в ней будут возникать вихревые токи, приводящие к нагреву.

Для полноценной работы системы обогрева помимо кабеля необходим термодатчик, который будет включать его в работу, как только температура опустится до определенной отметки, заданной пользователем.

Сфера применения

Подобным же образом защищают от перемерзания канализацию, технологические трубопроводы на промышленных предприятиях, всевозможные емкости, дорожки.

Активно применяются греющие кабели и в быту, например, для создания очень популярных сегодня систем «теплый пол».

В этом случае достоинства саморегулирующего кабеля играют особенно важную роль: по неосторожности пользователь может поставить мебель на то место, где внутри пола проложен греющий кабель, и если последний будет нерегулируемым, он легко может перегореть. При условии применения саморегулирующего кабеля вероятность такого события сводится к нулю.

В защите от обледенения может нуждаться и кровля вкупе с водосточной системой. Тут также на помощь приходит кабельный нагрев.
При этом помимо термодатчика на крыше устанавливается датчик влажности, предотвращающий включение кабеля в сухую погоду.

Монтаж греющего кабеля для водопровода

В большинстве случаев греющий кабель монтируется на трубу снаружи. На малых диаметрах нагреватель укладывают в виде нескольких прямых линий или спирали. К трубе с большим диаметром кабель можно прикрепить в виде извилистой линии (змейки), расположенной в нижней части. При этом необходимо учитывать следующие требования и рекомендации:

1. Трубу из пластика перед укладкой кабеля следует обернуть алюминиевым скотчем или фольгой из того же материала. Такая оболочка нужна для равномерного распределения тепла.
2. Трассу прокладки кабеля следует планировать так, чтобы он не контактировал с острыми кромками. Также следует избегать укладки кабеля в тех местах, где его изоляция может перетираться или растягиваться.
3. В процессе укладки греющий кабель необходимо прихватывать алюминиевым скотчем через каждые 30 см. По завершении монтажа кабель приматывают скотчем уже по всей длине. Использовать вместо алюминиевого скотча полимерную ленту категорически запрещается.
4. Минимальный радиус сгиба кабеля равен шести его наружным диаметрам.
5. Защитную изоляцию на свободном конце греющего кабеля необходимо герметизировать, используя специальные элементы и материалы, имеющиеся в комплекте.
6. Нагреватель подключается к электрической сети через устройство защитного подключения (УЗО).
7. По завершении укладки и подключения кабеля необходимо замерять электрическое сопротивление его жил и изоляции.
8. Трубу с нагревателем необходимо утеплить минераловатным, полистирольным или любым другим теплоизолятором.

Если вы используете кабель с постоянным сопротивлением, также называемый резистивным или нерегулируемым, следите, чтобы отдельные нитки укладывались без перехлестов. В месте контакта отдельных линий кабеля всегда возникает перегрев, приводящий к повреждению элементов.

Установка греющего кабеля внутри трубы

Существует разновидность греющего кабеля для водопровода внутри трубы. Его оболочка имеет повышенную влагоустойчивость и изготавливается из пищевого полимера с содержанием фтора. Отверстие, через которое кабель вводится в трубу, уплотняется сальником.

Длину подогреваемого участка трубы, как и длину вводимого в нее кабеля, следует точно измерить. Это особенно важно, если существует опасность попадания нагревателя в проходное отверстие запорной или регулирующей арматуры.

Участок трубы с установленным кабелем следует пометить предупредительной надписью.

При монтаже нагревательного кабеля внутри трубы крайне важно не допустить повреждения его изоляции. Поэтому резьбу и другие острые кромки, с которыми может контактировать изделие, на время монтажа лучше обмотать тканью или полиэтиленом.

Греющий кабель для водопровода своими руками

Для самостоятельного изготовления греющего кабеля за основу следует взять силовой телефонный кабель марки П-274М, применяемый в полевой связи.

Прочная толстостенная изоляция защищает его от воздействий механического характера.

Чтобы не оголять концы жил, их разводят, получая таким образом одинарный провод. Далее он складывается пополам и снова свивается.

Место ввода провода можно герметизировать, используя фланец для гибкой водопроводной трубы. После установки его на проводе внутрь штуцера заливается эпоксидная смола, затем на него навинчивается гайка.

Крепится самодельный кабель так же, как и покупной – с применением алюминиевого скотча. Предельное значение силы тока, который можно пропускать через такой кабель, составляет 9 А.

Металлопластиковые трубы соединяются фитингами, что очень просто, поэтому монтаж системы водоснабжения легко можно сделать без привлечения специалистов. Осуществление монтажа металлопластиковых труб своими руками: инструкция по методам соединения.

Инструкцию по разборке однорычажного смесителя вы найдете в этой теме.

Видео на тему

Самогреющий кабель для водопровода: как утепляем водопровод с помощью греющего кабеля

Прежде чем начинать рассмотрение темы, необходимо внести некоторую ясность в терминологию. И в первую очередь — разочаровать тех, кто ищет действительно самогреющий кабель для водопровода: они его никогда не найдут, так как такового попросту не существует. Здесь очевидная «игра слов» на уровне жаргонизма, приведшая к подмене понятий. Никакой кабель не станет греть сам по себе – без подключения к сети питания это невозможно.

Самогреющий кабель для водопровода

Иное дело, что некоторые разновидности таких нагревательных кабелей имеют интересную схему строения, дающую эффект саморегуляции, то есть изменения температуры нагрева в зависимости от окружающих условий. Вот о них и пойдет речь далее. Так что статью было бы правильнее назвать – «Саморегулирующийся греющий кабель для водопровода».

Для чего и где необходимо подогревать водопровод?

Для чего – вопрос риторический, конечно. Все знают, что случается с водой при отрицательных температурах, и к чему может привести ее замерзание в ограниченном объёме (в частности – в трубе). Так что зимой прихваченный морозом водопровод не только осложняет жизнь хозяевам дома отсутствием воды. Очень вероятна серьезная авария, влекущая за собой масштабные ремонтно-восстановительные работы.

Замёрзшая вода часто становится причиной нарушения целостности труб, что требует немедленных и нередко – весьма масштабных аварийных работ.

Хозяевам городских квартир с этим вопросом проще – они по договору получают воду уже на входе в свои владения. Владельцу частного дома всегда есть над чем думать – у него обязательно найдется участок наружной подземной прокладки трубопровода от автономного источника или от центрального коллектора. И сохранность этого участка – целиком на его совести.

Напрашивающееся решение – размещать трубопровод на такой глубине, где никогда гарантированно не будет температуры ниже нуля (за счет геотермального тепла). То есть – прокладывать трубы ниже уровня промерзания грунта, добавив еще для надёжности 300÷500 мм глубины.

Это действительно решение, но, увы, не полное, да и не всегда возможное. По той простой причине, что грунт на участке строительства может просто не позволить прокладку глубоких траншей.

Простой пример – уйти на глубину, ниже уровня промерзания грунта, не позволяет плотная каменная гряда.

Но даже если с этим проблем нет – все равно труба должна «вынырнуть» с глубины, чтобы войти в дом до станции подготовки или коллектора раздачи. А это означает, что наверняка будут участки на подъёме, при проходе через замерзающие слои грунта, через ленточный фундамент, через пространство между грунтом и перекрытием, если дом покоится на свайном или столбчатом фундаменте. Наконец, на пути трассы могут быть и неотапливаемые подвальные или цокольные помещения, где воду тоже может «прихватить».

Только лишь термоизоляцией здесь отделаться невозможно. Утеплитель способен предупредить быстрый уход тепла, но ни одной калории он добавить не в состоянии. То есть длительное время с морозом ему в одиночку не справиться. Значит, нужен какой-то минимальный нагрев, чтобы удерживать воду выше нулевой отметки.

Нагревательный кабель на участке подъема водопровода с глубины и входа в дом

Благо, такие уязвимые участки чаще всего располагаются поблизости от дома или непосредственно в нем. Это все же несколько упрощает хлопоты по защите их от промерзания.

А здесь показан прогрев участка прохода водопроводной трубы через фундамент.

Какие варианты напрашиваются для этого помимо качественной термоизоляции? Пускать вдоль водопровода тепловой спутник с горячим теплоносителем от системы отопления? Это далеко не всегда возможно, но зато всегда – очень хлопотно. Значит, остается электрический обогрев.

Именно для таких целей разработаны нагревающие кабели различного типа. В том числе – и интересующие нас саморегулирующиеся.

Как устроен и как действует саморегулирующийся нагревательный кабель для водопровода?

Принцип преобразования электрической энергии в тепловую – то что надо в таких условиях. Имеется в виду, что не требуется какого-то сложного монтажа, а само оборудование имеет очень компактные размеры.

Главным «рабочим органом» становится кабель, естественно, заключенный в очень надёжную со всех точек зрения изоляцию. Располагаться этот кабель может как снаружи трубы, так и в ее полости, предохраняя наиболее уязвимые участки водопровода от замерзания. В любом случае изоляция должна гарантированно исключать порывы, замыкания, плавление, пробои на корпус трубы или в воду, другие неприятности.

Казалось бы, самый простой вариант – обычный резистивный нагрев, по типу спирали или ТЭНа.

Действительно, такие нагревательные кабели предлагаются в продаже. Они несложны по устройству – роль нагревателя выполняет проводник, изготовленный из особого сплава, имеющий определенное повышенное электрическое сопротивление. При пропускании тока (подключении кабеля к сети) проводник нагревается, отдавая тепло через слои изоляции стенкам трубы.

Резистивные кабели бывают одножильным (крайне неудобными в рассматриваемых условиях) и двужильными. У двужильных, в зависимости от модели, или оба проводника могут играть роль активного нагревательного элемента, или один служит только для коммутации замкнутой цепи, а второй становится «ТЭНом». В любом случае двужильный кабель должен иметь концевую муфту, в которой оба проводника замыкаются.

Одножильный и двужильный нагревательные кабели. В обязательном порядке предусматривается заземляющий экран.

Такие кабели обладают массой достоинств, к коим можно отнести высокие показатели мощности нагрева, простоту конструкции и, соответственно, относительно невысокую цену.

Но некоторые недостатки резистивного нагрева все же заставляют задумываться о поиске более совершенных вариантов. Есть немало сложностей в управлении такой системой. Ее никак нельзя назвать экономичной. Нагрев производится одинаково по всей длине кабеля, то есть если кабель настраивается по самому холодному участку, в некоторых местах температура может быть явно избыточной (с точки зрения экономии, конечно).

Недопустима укладка таких кабелей с перехлёстом – в этих точках почти гарантировано быстрое перегорание.

И еще одно — такие кабели обычно реализуются в виде готовых изделий определенного метража – как, скажем, готовая спираль или ТЭН. И самостоятельное изменение длины (наращивание или укорочение) запрещено — оно неизбежно сопровождается изменением всех характеристик кабеля: сопротивления, тока нагрузки, вырабатываемой тепловой мощности. Это может привести к весьма неприятным последствиям, например, нагрев становится недостаточным, или кабель, не отработав и пары месяцев, перегорает.

Поэтому с этих позиций намного более выгодным видится использование саморегулирующегося кабеля.

Устроен он – совершенно иначе, да и принцип его действия – совсем другой.

Устройство саморегулирующегося полупроводникового нагревательного кабеля.

Устройство показано на примере высококачественного нагревательного кабеля «SelfTec® DW»:

1 – наружная защитно-изолирующая оболочка из полиэтилена низкого давления (LDPE). Этот полимер полностью безопасен для любых пищевых продуктов, то есть никак не испортит и качества воды, если кабель предполагается разместить внутри трубы.

2 – второй слой внешней оболочки выполнен из прочного и гибкого полимера, модифицированного полиолефина, обладающего отменными диэлектрическими характеристиками и стойкостью к перепадам температур.

3 – экранирующая оплетка из луженой медной проволоки.

4 – еще одна экранирующая оплетка – на этот раз из алюминиевой фольги.

5 – основной слой диэлектрика – полиолефиновая изоляция.

6 – полупроводниковая нагревательная матрица – основной «рабочий элемент» кабеля.

7 – залитые в материале матрицы два медных проводника (в показанном примере – луженые)

В чем же особенности работы такого кабеля? Давайте разбираться…

Так как проводники кабеля изготовлены из обычной меди, то совершенно очевидно – никакой резистивной функции они выполнять не будут. Этот металл – отменный проводник с очень невысоким сопротивлением. Так что провода выполняют роль токонесущих шин (для фазы и нуля), и потому между собой напрямую не закорочены – в отличие от двухжильных резистивных кабелей, в концевой муфте жилы надежно изолированы одна от другой.

А проводимость тока идет через полупроводниковую матрицу. Причем, одновременно по всей длине нагревательного кабеля. То есть любой отдельно взятый участок кабеля можно рассматривать как самостоятельную цепь с питанием через общие шины.

А вот матрица, при пропускании через себя тока, дает требуемый нагрев. Но это еще – не самое главное. Не зря было указано, что материал матрицы – полупроводник, то есть в него заложены определенные свойства. А конкретно – количество n-p переходов, то есть создаваемых «цепочек» проводимости, имеет свойство изменяться с изменением температуры. .

Принцип саморегуляции, реализованный в полупроводниковой матрице нагревательного кабеля.

Чем ниже температура, тем больше создается «дорожек проводимости», тем больше проходит тока, тем больше нагрев.

С ростом температуры проводимость матрицы начинает снижаться – стало быть, уменьшается и количество выделенного кабелем тепла.

На определенном пределе нагрева проводимость может и вообще практически «закупориться» или стать столь низкой, то потребление тока будет минимальным, а нагрев – практически неощутимым.

Согласитесь, это очень удобно. Как мы уже видели, на участке прокладки нагревательного кабеля чередуются весьма различающиеся по внешним температурным условиям зоны. То есть труба может, например, прокладываться на безопасной глубине, затем постепенно подниматься (зимой это будет характеризоваться понижением температуры), проходить через массивный фундамент, страшно вытягивающий тепло, затем попадать в теплое помещение домашней насосной станции. То есть при использовании саморегулирующегося кабеля на каждом отдельно взятом участке в зависимости от температуры будет свое потребление тока и свой локальный нагрев. Значит, можно достичь немалой экономии, не рискуя при этом заморозить свой водопровод.

Понятно, что стоимость подобных нагревательных кабелей может быть в несколько раз выше резистивных. И это, наверное, единственный их недостаток. Но зато и достоинства – очевидны.

Кстати, еще об одном преимуществе. Такой кабель можно приобретать готовыми секциями, то есть с уже установленными «холодными проводами» (провода для подключения к сети) и концевой изолирующей муфтой. Но это бывает не всегда удобно – в ассортименте магазина на момент покупки может не оказаться нужного набора.

В продаже представлены готовые наборы нагревательных саморегулирующихся кабелей определенной длины.

Но вполне можно приобрести такой кабель и метражом, то есть ровно столько, сколько требуется по результатам проведения расчетов.

Кабель поступает в продажу и в бухтах, то есть имеется возможность приобрести необходимый метраж без оглядки на предмет наличия готовых комплектов.

Такой кабель можно свободно резать — на внешней оплетке имеется маркировка по длине в бухте и отметки мест реза. Правда, перед монтажом предстоит на одном конце кабеля самостоятельно скоммутировать и заизолировать «холодные провода», а на втором – концевую изолирующую муфту. Задача очень ответственная, но суперсложной ее не назовешь. Как это проводится – будет рассказано ниже.

Понятно, что при покупке комплектующих необходимо иметь определенную информацию о том, сколько и какого кабеля потребуется для обогрева «проблемного» участка водопровода. Как получить такую информацию – расскажем в следующем разделе.

Как проводится расчет нагревательного кабеля?

Если точнее – необходимо определить, какой метраж кабеля какой удельной мощности обеспечит гарантированную защиту уязвимого участка водопровода от замерзания.

Начнем с того, что любой кабель характеризуется удельной тепловой мощностью. Этот показатель говорит, сколько ватт тепловой энергии можно снять с погонного метра кабеля при его штатной работе. Такой показатель обычно нанесен маркировкой на верхнюю оплётку, наряду с другими данными.

А так как параметр мощности саморегулирующегося кабеля – величина, как мы помним, зависящая от температуры, то обычно для таких изделий указывается средняя мощность в оптимальной точке выше границы замерзания – примерно 10 ℃. Этот порог, кстати, и дальше будет фигурировать в наших расчетах.

Надпись однозначно дает понять, что при температуре окружающей среды в 10 градусов удельная мощность кабеля составит 16 Вт на погонный метр.

Надо сказать, что нет четкой линейки мощностей таких кабелей – в разных производителей могут быть свои «шкалы». Но если оценить в общем, просмотрев немало предлагаемых вариантов, то можно судить, что попадаются кабели с удельной линейной мощностью от 7 и до 50 Вт/м.

Понятно, что расположенный под термоизоляцией на теле трубы или внутри утепленной трубы греющий кабель должен быть в состоянии полностью восполнить неизбежные теплопотери и иметь небольшой запас мощности. Так, чтобы ни при каких обстоятельствах не допустить начала морозной кристаллизации воды в неподвижном ее состоянии.

Подогрев водопровода кабелем вовсе не снимает проблемы его качественной термоизоляции, независимо от того, располагается ли нагревательный кабель на стенке снаружи или заведен внутрь трубы.

Существует специальная теплотехническая формула, позволяющая просчитать тепловые потери из утепленной трубы, отталкиваясь от диаметра этой трубы, толщины и теплопроводных качеств термоизоляции, разницы температур. Надо сказать, формула довольно громоздкая, содержащая логарифмические функции, и своим видом способная отпугнуть далекого от теплотехники читателя. Но можно обойтись и без нее – по этой формуле проведены расчеты и составлены таблицы данных, которых в нашем случае будет достаточно.

Такая таблица расположена ниже.

• В верхней строке указаны диаметры труб, для которых ведется расчет.
• Крайний левый столбец – это толщина термоизоляционного материала, в который «одета» труба. Коэффициент теплопроводности для расчета был взят усредненный, порядка 0,04 Вт/м×℃, что в полной мере соответствует большинству качественных современных трубных утеплителей.

Кстати, здесь тоже не все отдается «на откуп самодеятельности». Существуют определенные рекомендованные рамки, которых следует придерживаться. Так, для труб с диаметром условного прохода до 20 мм (¾») слой термоизоляции должен составлять не менее 20 мм, с ДУ до 32 мм (1¼ «) – 30 мм, с ДУ 40 мм (1½») – 40 мм, ДУ 50 (2.0″) – 50 мм, и так далее. В противном случае можно разориться на обогреве водопровода, но так и не достичь нужных результатов.

• Во втором столбце для каждой из толщин показано по четыре варианта разницы температур – от 20 до 60 градусов. Что это значит?

Берется разница между температурой в самую холодную декаду зимы, свойственную данной местности, и значением в +10 ℃, к которому мы будем условно стремиться подогнать воду в трубе, не допуская ее замерзания. То есть если в регионе зимы мягкие, и морозов ниже -10 ℃ градусов практически и не бывает, то все равно разница получается ΔT = 20 градусов – это в условиях России, наверное, минимум. Если морозы под -30 ℃ — разница 40 градусов и т.п.

На пересечении выбранной строки с толщиной термоизоляции и разницей температур и столбца с диаметром трубы получаем искомое значение удельных расчетных тепловых потерь с одного метра трубы.

Расчетные тепловые потери на 1 погонный метр трубопровода, Вт/м

Например: на водопроводную трубу диаметром 50 мм будет надеваться пенополистирольная «скорлупа» толщиной 30 мм. Найти удельные теплопотери, если самыми сильными морозами считается – 20 ℃.

Отыскиваем по таблице сначала толщину утеплителя в 30 мм, в этой группе – разницу температур в 30 градусов. На пересечении со столбцом для диаметра трубы 50 мм получаем: теплопотери равны 10,6 Вт с погонного метра.

Зная удельные теплопотери, можно рассчитать длину кабеля для обогрева участка водопровода. Для этого потребуются следующие данные:

— Длина участка трубы, на котором по замыслу будет укладываться греющий кабель. Понятно, что это суммарная длина, то есть с учетом всех горизонтальных, вертикальных, наклонных промежутков, если таковые есть.

— Паспортная удельная мощность кабеля, Вт/м. Эта мощность не должна быть меньше удельных теплопотерь.

Кстати, на этот счет можно встретить и рекомендации, наработанные, как говорится, эмпирическим путем.

Рекомендуемые показатели удельной мощности нагревательного кабеля в зависимости от диаметра трубы:

— Какой кабель будет использоваться – обычный резистивный или саморегулирующийся. Понятно, что в нашей статье нас разговор идет о саморегулирующемся, но просто алгоритм подсчета универсален, поэтому и предлагается выбор. От этого зависит величина поправочного коэффициента.

— На величину коэффициента запаса влияет ещё и наличие каких-то сложных участков, например, крупных кранов или задвижек, металлических опор. Такое на домашнем водопроводе встречается нечасто, но все же. Если для обогрева этих элементов дополнительная длина кабеля просчитывался отдельно – это одно. А если нет – то придется сделать запас и на это обстоятельство.

Быстро провести расчет поможет наш онлайн-калькулятор:

Калькулятор расчета длины нагревательного кабеля для водопровода.

Кстати, при определённых обстоятельствах результат расчета может быть таким, что длина кабеля получается меньше длины участка. Естественно, такой результат говорит о достаточности в плане эксплуатационных возможностей. Но, понятно, на практике кабель короче быть попросту не может, так как должен проходить по всему намеченному участку хотя бы в одну линию.

Рассчитывать длину кабеля для внутреннего размещения, в трубе – нет никакого смысла, так как она априори равна длине участка от его дальнего конца до вводной муфты. Можно лишь добавить еще 0,5 м на коммутацию.

Как правило, внутренний обогрев практикуется с трубами диаметром не более 25 мм. и с использованием исключительно качественного саморегулирующегося кабеля мощностью порядка 10 Вт/м, в надежной и экологически чистой оболочке из пластика, допускающего контакт с пищевыми продуктами и питьевой водой.

Как подготовить греющий кабель в монтажу?

Когда рассматривались достоинства саморегулирующихся кабелей, отдельно отмечалось, что потребителю предоставляется возможность приобрести любой по длине отрезок (с учетом, конечно, допустимой кратности реза). Но в этом случае придется самостоятельно провести некоторые работы по подготовке кабеля к дальнейшей установке на или в трубу. В любом их случаев предстоит выполнить коммутацию токонесущих жил кабеля с «холодными проводами» питания, а также закрыть дальний конец надежной изолирующей муфтой.

Пугаться не стоит – сейчас мы пошагово разберем, как это делается.

Иллюстрация	Краткое описание выполняемой операции
	Покупая саморегулирующийся греющий кабель метражом, не забываем сразу приобрести и специальный монтажный комплект для выполнения коммутации с электропроводкой и изоляции. В такой комплект входят обжимные гильзы, отрезки термоусадочных трубок разного диаметра и длины. Пример такого набора показан на иллюстрации. Можно, конечно, собрать такой комплект и самостоятельно. При этом желательно использовать специальную термоусадку, имеющую на внутренней стороне адгезионный (клеящий) слой, активизирующийся при нагреве. Достоинством готового комплекта может быть и то, что в него часто включают готовую концевую изолирующую муфту. Это удобно, но если ее и нет, можно обойтись и просто термоусадкой.
	Для работы готовится верстак (стол). Из инструментов понадобится острый нож, кусачки, строительный фен. Первая операция – снятие внешней оболочки с того края кабеля, к которому будут подключаться «холодные концы», то есть провода питания. Она снимается на участке длиной примерно 45 мм. Сначала ножом делается аккуратный надрез по окружности…
	…а затем – от этого кольцевого надреза – продольный к краю. После этого участок верхней плотной изоляции должен легко удалиться. Под ним во многих марках кабеля обнаружится еще и экранирующая оплетка. Но в рассматриваемом примере заведомо приобретался кабель без заземляющей оплётки, так как предполагалось его подключение к линии, не оснащенной заземляющим контуром. Если же экран есть, и он будет подсоединяться к кабелю питания, то его расплетают, убирают в сторону и скручивают тугой косичкой. Так, чтобы он пока не мешал дальнейшим операциям.
	Еще один слой внутренней изоляции закрывает уже саму матрицу. Очень аккуратно его также удаляют.
	Теперь пришел черед аккуратно разделить матрицу надвое по центру. Так, чтобы рез не доходил примерно на 5 мм до края оголённого участка.
	На слегка разведенные в стороны половинки матрицы одеваются термоусадочные трубки. При этом будет правильным заранее вырезать фрагменты так, чтобы один был примерно на 20 мм короче. Такая нехитрая мера даст возможность разнести на некоторое расстояние контактные соединения.
	Термоусадка прогревается феном, и оттого плотно облегает разъединённые половинки матрицы.
	Незакрытые кончики матрицы должны выступать из-под термоусадки примерно на 8 мм. То есть кусачками лишнее подрезается.
	Следующая операция требует повышенной аккуратности. Предстоит аккуратно подрезать матрицу по окружности на уровне края термоусадки и удалить подрезанный фрагмент. Так, чтобы открылись оголённые концы токонесущих проводов кабеля.
	Вот так должно получиться в итоге. Готовятся к установке обжимные гильзы-клеммы.
	Гильза надевается на зачищенный конец провода, просаживается до конца так, чтобы был полностью закрыт оголенный участок. Затем – обжимается. Лучше всего эту операцию проводить, конечно, специальным инструментом. Но можно и кусачками, только, конечно, очень аккуратно, соизмеряя усилия, чтобы случайно не перекусить и гильзу, и провод.
	Обжима в трех местах должно быть вполне достаточно. Естественно, проверяется качество соединения – недопустим никакой, даже сосем незначительный люфт.
	Аналогичная операция – на втором проводе. Если предполагается соединение экранирующей оплетки с заземлением, то такая же гильза одевается и на косичку, собранную из экрана.
	На каждый провод с обжатой клеммой надевается фрагмент термоусадочной трубки, но уже большего диаметра.
	Зачищаются «холодные концы» – провода кабеля, который будет подключаться к сети и передавать питание на греющий. Общая изоляция снимается на участке примерно 40 мм от края.
	Далее, на кабель питания желательно сразу надеть два отрезка термоусадки большого диаметра. Первым одевается самый длинный фрагмент из набора, вторым – тот, что несколько покороче. Эти отрезки впоследствии должны будут полностью перекрыть область соединения двух кабелей.
	Если экран подключаться к заземлению не будет – желто-зеленый провод можно просто обрезать. В том случае, когда заземление будет коммутироваться, этот провод временно отгибают в сторону, чтобы он не мешал.
	В остальном расцветка проводов кабеля питания больше значения играть не будет. Любой из проводов зачищают, делая оголённым кончик длиной 8÷10 мм. И заводят его в гильзу сначала того провода греющего кабеля, который оставлен несколько короче. Производится окончательный обжим гильзы – со стороны заведенного провода питания.
	Второй провод питания подрезается по длине по месту. Затем – также зачищается, заводится в гильзу и обжимается.
	Обе гильзы обжаты – электрический контакт между «холодными концами» и нагревательным кабелем обеспечен. Теперь пришло время качественной изоляции этого узла.
	Прежде всего – изолируются сами гильзы. Для этого на них передвигаются ранее предварительно надетые отрезки термоусадки малого диаметра.
	После прогрева феном трубочки надежно обожмут клеммы-гильзы.
	Далее, на это место сдвигается короткий фрагмент термоусадки большого диаметра, надетый на «холодный кабель». Он должен, по замыслу, полностью перекрыть пространство между снятыми наружными оболочками соединенных кабелей — питания и нагревательного.
	Вот так оно получится на деле. Кстати, если коммутируется кабель с подключением его экранирующей оплетки к контуру заземления, то собранная «косичка» и зелено-желтый провод как раз сейчас должны оказаться выглядывающими наружу на противоположных сторонах именно этой термоусадочной гильзы. Так «земля» будет надежно отделена двумя слоями изоляции от силовых проводов.
	После прогрева этой термоусадочной гильзы получается такая картина. Вот сейчас пришло время коммутации оплетки с проводом заземления – также, через отжимную гильзу.
	Далее, на этот узел надвигается последний, самый большой и по диаметру, и по длине отрезок термоизоляционной трубки.
	Производится прогрев – до полного потного прилегания и охватывания всей области коммутации.
	В местах, где трубка будет обжиматься на внешних оболочках обоих кабелей, при прогреве возможно выступание жидкого клея. Это – очень хорошо, говорит о надежности и герметичности созданного изоляционного кокона. Узел соединения можно считать законченным – обеспечена коммутация, и надежная изоляция.
	Следующий этап работы – обеспечение изоляции на конце нагревательного кабеля. Для этого в рассматриваемом примере используется готовая термоусадочная муфта-заглушка. Если ее нет, то вполне можно обойтись и обычной термоусадкой. Прежде всего, желательно исключить даже теоретическую возможность короткого замыкания двух токонесущих проводов нагревательного кабеля. Для этого можно один провод сделать на конце короче другого на 8 ÷ 10 мм, вырезав своеобразную «ступеньку».
	Затем на этот конец одевается и просаживается до упора концевая муфта из комплекта.
	После прогрева феном муфта осядет и плотно обожмет конец кабеля.
	Если приходится обходиться термоусадочной трубкой, то поступают так: — На конец кабеля одевается термоусадочная трубка, так, чтобы порядка 40-50 мм одевались на кабель, и еще порядка 30 мм выходили наружу со срезанного ступенькой конца. — После этого трубка прогревается, осаживается на внешнюю оболочку кабеля, а выступающий конец обжимается плоскогубцами до полной герметизации. Длина сплющенного плоскогубцами после прогрева участка – порядка 12-15 мм. Остальное после окончательного остывания можно обрезать, чтобы не мешало монтаже кабеля. — На этом рекомендуется не останавливаться, и повторить ту же операцию несколько увеличив длину надеваемой термоусадочной трубки.
	Вот только после этого нагревательный кабель можно будет считать полностью готовым к дальнейшему монтажу.

Несколько основных правил укладки саморегулирующегося нагревательного кабеля на поверхности водопроводной трубы

Теперь разберемся в том, каких канонов следует придерживаться при монтаже греющего кабеля на трубе.

• Если это позволяют расчеты, то оптимальное размещение кабеля, самое простое в реализации – одна «нитка» параллельная оси в нижней трети окружности трубы (имеется в виду, конечно, ее горизонтальное расположение. Так обеспечивается прогрев и наиболее «проблемной» нижней области канала, и верхней.

• Для фиксации к металлической трубе бывает достаточно хомутов из водостойкого скотча, размещенных с шагом в 300 мм по длине трубы.

Иное дело, если подогревается труба полимерная, например, водопроводная ПНД. Расположение кабеля остается тем же, но система крепления несколько меняется. Помимо хомутов, он крепится к наружной стенке трубы широкой полосой фольгированного скотча. Иначе качественного теплообмена не достичь.

• Что делать, если одной параллельной «нитки» по расчетам недостаточно? Есть несколько вариантов. Расчет, кстати должен дать понять, сколько метров обогревательного кабеля придется на погонный метр трубопровода.

1 — Если это превышение большое, то можно разместить на внешней поверхности трубы две или даже более «ниток» кабеля.

Если укладывается боле 1 «нитки» то выбираются примерно такие схемы их расположения.

2 — Если требуется просто определенное удлинение на участке трубы, допустим, полтора метра кабеля на метре водопровода, то можно поступить двумя способами.

— Элементарно намотать кабель спирально на трубу. Просто , но не всегда удобно. Кроме того, сложно контролировать, сколько уже кабеля ушло на погонный метр водопровода. Этот метод показан на картинке ниже под буквой «б».

Что делать, если по расчетам требуется разместить длинный кабель на более коротком участке водопровода?

— Второй способ (на рисунке он показан под буквой «а») кажется более удобным. Допустим, на участке трубы длиной Lт необходимо уложить обогревающий кабель длиной Lк. Первым делом на границах этого участка хомутами закрепляется требуемая длина кабеля. Он провиснет вниз углом. Ну а затем этот угол попросту оборачивается в обратном направлении вокруг трубы, и тоже закрепляется хомутами из водостойкого скотча.

• Особого отношения всегда требуют отводы (участки поворота трубы), фланцы, задвижки (краны), металлические опоры. Здесь всегда необходимо большее количество тепла, просто в силу массивности (а стало быть – и высокой теплоемкости) этих металлических деталей общей конструкции.

Иллюстрация	Тип узла, требующего дополнительного подогрева кабелем
	Дополнительной обогрев в местах расположения фланцев или фитингов.
	Расположение дополнительного кабеля для обогрева кранов, задвижек, вентилей.
	Дополнительные петли кабеля в области металлической опоры водопровода
	Рекомендуемое расположение кабеля на поворотах (на отводах).

Уже не раз отмечалось, но повторимся – в любом случае после монтажа кабеля на поверхность трубы следует этап ее полноценной термоизоляции.

Вспененный полиэтилен – отличная термоизоляция для трубопроводов

На фоне других утеплительных материалов пенополиэтилен выделяется невысокой ценой, отменными термоизоляционными качествами и практически полной экологической безопасностью. Какие утеплители из вспененного полиэтилена для труб и как рекомендуется использовать — читайте в специальной публикации нашего портала.

Нагревательный кабель – в трубе

Если участок , требующий обогрева, не особо длинный, заканчивается непосредственно в помещении дома, если на его протяжении нет кранов, задвижек, он относительно прямой, то есть не изобилует поворотами, а внутренний диаметр трубы – в пределах 1 дюйма, то вполне можно разместить нагревательный саморегулирующийся кабель и внутри. Достоинства очевидны – прямой контакт, без «посредников», кабеля с водой дает наилучшие результаты.

Очень часто, когда подогрева требует лишь не очень большой прямой участок на входе в дом, оптимальным вариантом становится размещение кабеля в трубе.

Недостатки: определенные сложности в монтаже (спойлер – невеликие), лишнее уязвимое место водопровода в точке входа кабеля в трубу (при качественном монтаже – несущественно), некоторое заужение внутреннего канала кабелем (тоже не особо заметное и не «делающее погоды»).

В статье выше уже не раз акцентировалось внимание, что для такой прокладки требуется кабель в изоляции, сертифицированной в плане безопасности контакта с питьевой водой. На это обращается внимание сразу – при покупке кабеля.

В чем видится основная сложность монтажа (если полагать, что сам кабель уже качественно подготовлен, и за герметизацию концевой втулки нет никаких опасений). Естественно, это правильно организованный, с герметичным уплотнением, вход кабеля в трубу, исключающий протечку воды.

Общая схема этого входа может быть представлена так:

Схема входа нагревательного кабеля в водопровод.

Ничего сложного, как видите, особо и нет.

1 – водопровод, требующий подогрева.

2 – обязательный тройник на месте ввода кабеля в трубу.

3 – нагревательный кабель (саморегулирующийся).

4 – концевая изолирующая муфта.

5 – соединительная муфта, коммутация нагревательного и электрического кабелей.

6 – электрический кабель питания с вилкой или с подключением в распределительную коробку с автоматикой.

«Медным» цветом на рисунке выделен комплект деталей, обеспечивающих герметизацию входа кабеля в трубу.

7 – уплотнительная втулка, прикручиваемая на тройник водопровода.

8 – эластичная резиновая муфта.

9 – две шайбы, по обе стороны эластичной муфты. Сжимая ее, они обеспечивают надежную герметизацию кабельной проходки.

10 – зажимная втулка, закручиванием которой как раз и достигается требуемая герметизация узла.

Что-то рассказывать про сборку этого узла – наверное, лишнее. Любой человек, хоть немного разбирающийся в сантехнике, без труда справится с такой задачей, если в его распоряжении будут все необходимые комплектующие. А они, как правило, продаются комплектом.

Единственное, что можно здесь добавить: направление ввода кабеля может быть и иным – оно выбирается и соображений удобства монтажа. Возможные варианты показаны на рисунке ниже:

Возможные варианты заведения нагревательного кабеля в трубу через тройник.

Если разобраться, то такое размещение кабеля выглядит чуть ли не даже более простым, нежели наружное. Правда, расположение нагревательного элемента внутри ни в коей мере не снижает значимости качественной внешне термоизоляции.

Видео: Монтаж нагревательного саморегулирующегося кабеля внутрь водопроводной трубы.

Завершить статью хочется вот такой ремаркой, по моему мнению – очень важной.

Почитать обзоры в интернете – так очень немало говориться о том, что саморегулирующиеся кабели хороши тем, что вообще не требуют никакой системы терморегуляции. Мол, они реагируют на повышение температуры «запиранием» матрицы, и перестают потреблять электроэнергию. Включил вилку в розетку – и до весны забыл про это! И в этом, мол, заложено их огромное преимущество в плане экономии…

Так ли это? Увы, нет, не так…

Да, все говорится правильно, но давайте взглянем на характеристики пристальнее. Они, кстати, довольно наглядно представляются графиками.

Вот, скажем, графики, описывающие работу саморегулирующихся нагревательных кабелей SR-10, SR-17 и SR-23. Числовые значения, как вы, наверное, уже догадались, соответствуют удельной мощности кабеля (Вт/м) при температуре 10 ℃.

Графики работы саморегулирующихся кабелей трех номиналов

Взгляните – при температуре в 15 градусов – падение мощности совсем незначительное. То есть поступающая вода уже совершенно не требует нагрева, но кабель продолжает работать, потребляя немало энергии. Спад потребления постепенно идет, ног к нулевому приходит в районе 50-60 градусов!

А что требуется нам? Вода поступает из колодца (скважины) с температурой 4 ÷ 6 градусов. В задачи кабеля вовсе не входит ее нагрев – только предупреждение падения температуры. То есть даже +10 градусов – это не самоцель, а всего лишь удобная для расчетов величина. И по большому счету – вполне можно ограничиться верхним пределом нагрева в + 6÷8 ℃.

Вывод – без термостатических саморегулирующийся кабель будет так же впустую пожирать энергию, как обычный резистивный, может, в чуть меньшем количестве. Если создавать грамотную систему, с условиями эксплуатации «в ноябре включил – в апреле выключил», то без установки термодатчиков на трубу и термореле (термостата) на систему питания кабеля – все равно не обойтись. Причем, с очень близко расположенными границами включения и выключения, например, с диапазоном +4 ÷ + 8 ℃

А все заверения, что экономия будет достигаться сама собой, за счет саморегулирующихся качеств полупроводниковой матрицы кабеля, если честно – «от лукавого».

Источник https://aquacomm.ru/vodosnabzenie/samoreguliruyushhij-greyushhij-kabel-dlya-vodoprovoda.html

Источник https://stroyday.ru/stroitelstvo-doma/vodoprovod-i-kanalizaciya/samogreyushhij-kabel-dlya-vodoprovoda.html

Источник

Источник