Обогрев трубопроводов: сравнение 2 систем кабельного обогрева и личный опыт эксплуатации греющего кабеля

Обычно ввод воды и канализация укладываются в грунт ниже уровня его промерзания, что полностью решает проблему разморозки инженерных коммуникаций в холода. А как обогреть трубы там, где это невозможно? Я предложу читателю несколько решений и поделюсь собственным опытом пользования греющими кабелями.

Как открыто проложенные канализация и водопровод будут работать зимой? С обогревом.

К основам

Все системы обогрева труб представляют собой, упрощенно говоря, электрический проводник с высоким сопротивлением. При подаче на концы проводника напряжения в нем возникает ток, прямо пропорциональный напряжению и обратно пропорциональный сопротивлению.

Движущиеся в электромагнитном поле ионы при соударениях с частицами проводника заставляют их колебаться с возрастающей скоростью, то есть… правильно, нагреваться.

Разновидности

Кабель для обогрева трубопроводов может быть резистивным или саморегулирующимся. Что это значит?

Номер 1: резистивный

Простейший резистивный кабель для обогрева труб — это просто-напросто провод в изоляции. Его мощность определяется:

• Удельным сопротивлением (Омами на погонный метр);
• Длиной. Чем она больше, тем выше полное сопротивление проводника, тем меньше протекающий через него ток и, соответственно, нагрев.

Так работает закон Ома: напряжение старается протолкнуть через проводник максимальный ток, а сопротивление препятствует ему.

Потребительские свойства этого несложного приспособления для обогрева прямо вытекают из его устройства.

Мощность: неизменна при постоянном напряжении питания. Вне зависимости от потребности трубопровода в тепле проводник потребляет фиксированное количество ватт.

Подрезка по длине: невозможна. Вслед за уменьшившейся длиной увеличится нагрев проводника. Кроме роста расхода электроэнергии, это вполне может привести к повреждению изоляции.

Резистивный кабель продается отрезками фиксированной длины.

Монтаж: проблематичен, поскольку оба конца греющего кабеля должны подключаться к питанию в одной точке.

Поведение при перехлесте: перегрев с возможным нарушением изоляции.

Цена: минимальна ввиду конструктивной простоты и низкой материалоемкости.

Одножильный резистивный греющий кабель.

Эволюция

В той или иной степени нивелируют недостатки резистивного нагревательного кабеля две его модификации:

1. Двужильный кабель. При установке перемычки между жилами на одном из концов другой конец может подключаться к обычной розетке через короткий провод питания (так называемый холодный конец). Формировать из кабеля замкнутое кольцо больше не нужно;

Двужильный кабель, в отличие от одножильного, допускает прокладку одной ниткой.

2. Зональный кабель — разновидность двужильного с двумя проводниками низкого сопротивления и соединяющими их между собой проводниками высокого сопротивления. Такое устройство дает возможность резать токоведущие жилы с определенным шагом: потребляемая кабелем мощность при этом будет меняться, а вот нагрев останется на прежнем уровне, поскольку длина каждого нагревательного элемента остается неизменной.

Устройство зонального нагревателя.

Номер 2: саморегулирующийся

Что это такое — саморегулирующийся кабель?

Он состоит из двух медных токоведущих жил и нагревательного элемента — саморегулирующейся матрицы, полимера с высоким коэффициентом температурного расширения вперемежку с графитовой пылью или другим мелкодисперсным проводящим материалом.

Устройство саморегулирующегося кабеля.

Как работает такой прибор?

При высокой температуре окружающей среды полимерная матрица (напомню, с высоким коэффициентом расширения при нагреве) увеличивает свои размеры. Частицы проводника в ней удаляются друг от друга, образуя меньшее количество токопроводящих цепей. Сопротивление матрицы увеличивается, нагрев уменьшается.

Как только температура падает, матрица сжимается. Частицы графита, приближаясь друг к другу, образуют большее количество цепей для тока. Кабель нагревается сильнее.

Взаимозависимость температуры и мощности. При высокой температуре кабель экономит электричество, при низкой — обеспечивает максимальный обогрев.

Что в результате?

Мощность: гибко меняется в зависимости от температуры (и, соответственно, потребности трубопровода в тепле).

Что особенно радует, мощность каждого участка проводника регулируется независимо от других участков. Если часть трубы замерзает, а часть находится в тепле — кабельный обогрев будет работать на полную мощность именно там, где холодно.

Подрезка по длине: возможна отрезками произвольных размеров. Удельная мощность каждого отрезка (ватты на погонный метр) будет точно такой же, как у цельного кабеля.

Саморегулирующийся кабель можно нарезать отрезками произвольной длины.

Монтаж: предельно упрощен. Нужно лишь соединить отрезок с холодным концом и изолировать токоведущие жилы.

Поскольку кабель будет работать в атмосферных условиях, ему нужна полноценная гидроизоляция. Она выполняется термоусадочной трубкой и силиконовым герметиком. Как сделать это своими руками , я расскажу чуть позже.

Поведение при перехлесте: избыточный нагрев заставит кабель снизить мощность на участке с перехлестом. Нагрев не выйдет за рамки безопасного для изоляции.

Цена: начинается от 150 рублей за погонный метр.

Экранирующая оплетка

Так называется одна из опций, предлагаемых производителями кабеля. Помните коаксиальный антенный кабель и его оплетку? Здесь она полностью идентична и по своему внешнему виду, и по выполняемым функциям.

Кабель с зачищенной внешней изоляцией и экранирующей оплеткой под ней.

Оплетка выполняет две функции:

1. Защитную. Она предохраняет токоведущие жилы и матрицу саморегулирующегося кабеля от механических повреждений;
2. Экранирующую. Будучи заземленной, оплетка исключит наводку в расположенных неподалеку электронных устройствах паразитных токов. Намотанный на трубу кабель представляет собой типичную катушку индуктивности.

Навитый на трубу медный проводник — эти классическая катушка индуктивности.

Нужна ли эта опция?

На мой взгляд, реальная польза от нее есть только в том гипотетическом случае, когда центр управления атомной электростанцией установлен в неотапливаемом помещении прямо над замерзающими трубами водоснабжения. Ни один греющий кабель без экрана на моей памяти не оказал ни малейшего влияния ни на электронику, ни на сотовую связь, ни на прием радиосигнала.

Помехи от греющего кабеля существуют только в воображении продавца.

Сборка секции

Итак, у вас на руках комплект для монтажа готовой греющей секции:

• Двужильный провод питания с вилкой;
• Отрезок греющего кабеля с оплеткой (я намеренно разберу более сложный случай);
• Термоусадочная трубка трех типоразмеров;
• Медные гильзы для соединения жил;
• Силиконовый герметик.

Как превратить этот набор в работающую нагревательную секцию?

Вот пошаговая инструкция.

	Надрежьте и снимите внешнюю изоляцию. Постарайтесь не повредить экранирующую оплетку.
	Распустите оплетку и сплетите ее заново, уже жгутом.
	Снимите внутреннюю изоляцию. Надрежьте греющую матрицу, чтобы снять ее с токоведущих жил. Будьте внимательны, не надрежьте сами жилы.
	Стяните надрезанную матрицу с токоведущих жил. Инструмент — пассатижи. Если она не снимается, предварительно подогрейте пластик зажигалкой или строительным феном.
	Обожмите жилы в медных гильзах. Затем наденьте на них и осадите зажигалкой или феном термоусадочную трубку.
	Наденьте среднюю термоусадку на обе жилы. Осадите ее и зажмите изоляцию между жилами круглогубцами с острым носиком, чтобы создать зазор.
	Присоедините токоведущие жилы к холодному концу. Вначале зачистите на нем изоляцию, затем наденьте на жилы провода питания среднюю термоусадку, на сам провод — толстую термоусадочную трубку, потом обожмите жилы в гильзах.
	Подключите оплетку к жиле заземления. Вначале осаживаем термоусадочную трубку на жилах питания, потом надеваем тонкую термоусадку на заземление, соединяем его с оплеткой гильзой и осаживаем изоляцию.
	Сдвиньте и осадите толстую трубку, предварительно нанеся на соединение жил немного силиконового герметика. Соединение с холодным концом готово.
	Зачистите конец кабеля под концевую муфту. Для этого снимите внешнюю изоляции, срежьте оплетку и сделайте в матрице V-образный вырез.
	Последовательно осадите на конце кабеля среднюю и толстую термоусадки, нанеся под них немного силикона. Свободный конец нагретой трубки обожмите пассатижами. Греющая секция готова.

Вопросы и ответы

Я позволю себе ответить на ряд часто задаваемых вопросов, так или иначе связанных с кабельным обогревом трубопроводов.

Как крепить кабель к трубе?

На водопроводную трубу он наматывается спирально и фиксируется на ней алюминиевым скотчем. К канализационной трубе проложенный вдоль нее кабель можно просто приклеить скотчем. Именно алюминиевым: он отражает тепловое излучение и за счет этого увеличивает нагрев трубопровода.

Обогрев участка водопровода с винтовым вентилем.

Иногда прочности скотча недостаточно, и он рвется при попытке прижать упругий нагревательный элемент к трубе. Я решал эту проблему двумя способами:

1. Обычным скотчем фиксировал кабель, а потом обматывал его алюминиевым;

Просто и эффективно.

2. Полиэтиленовыми стяжками притягивал кабель к трубе, а потом наклеивал вдоль нее алюминиевый скотч.

На фото использованы оба способа крепления: обычным скотчем под алюминиевым и полиэтиленовыми стяжками.

Можно ли укладывать греющий кабель в водопроводную трубу?

Да. Для его ввода используется специальная муфта с обжимающимся при затягивании гайки резиновым или силиконовым уплотнителем.

Устройство ввода кабеля в водопровод.

А в канализацию?

Да, но с оговорками.

• Это должен быть прямой участок сточной системы, на котором заведомо не возникают засоры. При прочистке засора тросом вы намотаете обогреватель на него;

Кроме того, проложенный по дну трубы трос будет сам провоцировать засоры, собирая бумагу, нитки, шерсть домашних животных и прочий мусор.

• И соединение с холодным концом, и концевая муфта должны находиться вне трубы. Неоднократно проверено, что агрессивные сточные воды разъедают термоусадку за один-два года. Внешняя изоляция самого кабеля не боится агрессивных сред и служит десятилетиями.

Наиболее разумная схема обогрева: кабель уложен снаружи трубы в теплоизоляцию.

Как подобрать удельную мощность кабеля?

Для утепленных труб или при открытой прокладке в регионах с теплым климатом:

• Водопровод — 10 ватт/м;
• Канализация диаметром 50 мм — 16 ватт/м;
• Канализация диаметром 110 мм — 30 ватт/м.

При открытой прокладке в холодном климате мощность увеличивается до 16, 30 и 45 ватт соответственно.

Мой опыт

Купленный мной четыре года назад дом в Севастополе был снабжен выгребной ямой, которая нуждалась в частой и дорогостоящей откачке.

Каждый визит чудо-машины обходится в 2000 рублей.

Путем установки в разрыв канализации отстойника она была превращена в септик с фильтрующим колодцем.

Размеры и расположение двора и ямы, превращенной в фильтрующий колодец, не допускали грунтового монтажа отстойника, поэтому бак был установлен открыто, под крыльцом дома. Приточная труба и перелив тоже проложены открыто, благо теплый климат Крыма допускает такие вольности.

Морозы в Севастополе бьют редко, да метко: во вторую зиму температура внезапно опустилась до -20°С. Перелив, приток и даже сам отстойник замерзли.

Как только температура воздуха снова поднялась до привычных в январе +5°С, я поехал за греющим кабелем. На приточную трубу, проложенную по фасаду дома, была установлена секция мощностью 30 Вт/м, на тонкий перелив — 16 Вт/м.

Обогрев перелива.

Несколько витков маломощного кабеля погрузилась в отстойник септика (разумеется, соединение с холодным концом и концевая муфта остались снаружи).

Кабель частично погружен в септик. Соединение с холодным концом за пределами емкости.

Итоги:

• Канализация исправно работает в морозы. -10°С в течение недели она пережила без эксцессов;
• Расход электроэнергии минимален — по моим подсчетам, среднее потребление двух секций не превышает 150 ватт.

Кабельный обогрев не покажется вам разорительным.

Заключение

Надеюсь, что эта статья поможет уважаемому читателю подобрать оптимальное для его условий решение. Узнать больше о разновидностях и способах монтажа систем обогрева трубопроводов вам поможет видео в этой статье. Жду ваших комментариев. Успехов, камрады!