Нагревательный кабель

Нагревательные кабели: виды и области применения

Нагревательные кабели – специфический вид кабельных изделий, преобразующих электрическую энергию в тепловую в целях нагрева и выполняющих функцию приемника электрической энергии, а не передающей линии. Нагревательные кабели значительно отличаются от обычных кабелей и проводов, назначение которых передавать электрическую энергию с наименьшими потерями и с незначительным падением напряжения не длине линии (обычно не более 5%).

Нагревательный кабель используется в виде нагревательных секций, т.е. отрезков определенной длины, причем на этой длине происходит полное падение приложенного напряжения. Следовательно, нагревательную секцию следует рассматривать как обычный приемник электрической энергии (как один из видов электрических нагревательных элементов).

Длина кабельных нагревательных секций обычно колеблется от нескольких метров и до нескольких сотен метров.

Отрицательный для обычных кабелей эффект рассеяния части передаваемой энергии в виде тепла используется как полезный в нагревательных кабелях. Причем преобразование электрической энергии в тепло происходит самым оптимальным и экономичным способом. Преобразование полное, бесшумное, без использования дополнительных веществ (топлива, окислителя).

Нагревательные кабели имеют достаточно развитую номенклатуру и находят применение в самых разнообразных установках и устройствах. Но все же они относятся к своеобразным кабельным изделиям и в специальной литературе практически отсутствуют работы по конструированию, расчету и применению нагревательных кабелей.

Виды кабелей по схеме тепловыделения

Резистивные линейные – нагревательные кабели, в которых выделение тепла происходит за счет эффекта Джоуля-Ленца при прохождении электрического тока по нагревательной жиле. Кабель конструируется таким образом, чтобы в нагревательной жиле имело место полное падение приложенного напряжения, но при этом не происходил перегрев элементов кабеля выше допустимых значений.

Длина нагревательной секции обычно составляет от нескольких до сотен метров. Кабели данного типа могут иметь одну, две или несколько параллельных нагревательных жил, имеющих линейную или спиральную форму. Произвольная резка кабеля по длине недопустима.

Тепловая мощность резистивных линейных кабелей при нагреве незначительно уменьшается, причем величина изменения зависит от величины температурного коэффициента сопротивления материала нагревательной жилы. Наименьшие изменения сопротивления наблюдаются у сплавов высокого сопротивления (ТКр+0,0001), наибольшие у меди (ТКр+0,004)

Резистивные зональные нагревательные кабели по принципу действия не отличаются от предыдущих, но коренным образом отличаются по конструктивному исполнению. Они содержат две параллельных изолированных токопроводящих жилы.

Изоляция токопроводящих жил имеет периодически расположенные «окна», смещенные друг относительно друга с заданным шагом (обычно около 1 м). Поверх этих двух жил накладывается тонкая проволочная спираль из сплава высокого сопротивления.

В «окнах» спираль замыкается на токопроводящие жилы, в результате кабель представляет набор подключенных параллельно к токопроводящим жилам сопротивлений (резисторов). На каждом из них имеет место полное падение приложенного напряжения. Зональный кабель удобен тем, что он может быть разрезан в любом месте. Минимальная длина нагревательной секции – 1,5 – 2 м.

Максимальная длина определяется сечением токопроводящих жил и линейной мощность. Поскольку нагревательный элемент резистивных зональных кабелей выполняется из сплавов высокого сопротивления, их мощность практически не зависит от температуры, поэтому их называют также кабелями постоянной мощности.

Саморегулирующиеся кабели имеют конструкцию, частично сходную с конструкцией резистивных зональных кабелей. Они также содержат две параллельные токопроводящие жилы, но не изолированные. Токопроводящие жилы либо заключены в полимерную проводящую матрицу, либо соединяются через спиральные полимерные проводящие нити.

Эффект саморегулирования достигается за счет того, что тепловыделяющий элемент кабеля, выполненный из полимерного проводящего материала, значительно увеличивает свое сопротивление при нагреве. Величина ТКр проводящего полимера достигает 0,05-0,075, т.е в 12-18 раз больше, чем у меди.

Индуктивные нагревательные кабели в своей конструкции содержат ферромагнитные элементы, а токопроводящие изолированные жилы наложены вокруг ферромагнитных элементов в виде обмотки, индуцирующей в сердечнике переменный магнитный поток. Эффект тепловыделения достигается как за счет резистивных потерь в обмотке, так и за счет резистивных потерь в сердечнике, возникающих от наведенных токов.

Соотношение тех и других потерь определяется конструкцией кабеля. Потери в сердечнике могут составлять 80-20% общих потерь в кабеле. В первом случае потери в обмотке невелики, и она незначительно нагревается за счет собственных потерь, что позволяет получить заметно большую, по сравнению с резистивными кабелями, линейную мощность.

Метод обогрева трубопроводов с помощью «СКИН-эффекта» также может рассматриваться как один из вариантов индуктивного кабеля. В этом случае роль индуктирующей обмотки выполняет изолированная жила большого сечения, а роль индуктора – стальная труба, в которой эта жила расположена. Тепло выделяется как в жиле, так и в трубе за счет наведенных вихревых токов.

Области применения нагревательных кабелей

Устройства, в которых используются нагревательные кабели, могут разительно отличаться друг от друга по размерам, рабочей температуре и тепловой мощности. Поэтому диапазон областей применения нагревательных кабелей очень широк.

Обогреваемые одежда, одеяла, коврики – электрические одеяла и пледы, грелки, сидения с подогревом, обогреваемая одежда и обувь. Как правило, имеют небольшую мощность (10 – 50 Вт) и рабочую температуру, безопасную для человека, т.е. не выше 50° С. В эту же группу могут быть отнесены бытовые нагреватели малой мощности: подогреватели детского питания, размораживатели холодильников, использующие нагревательные кабели.

Системы обогрева помещений – в них нагревательные кабели используются как тепловыделяющий элемент, более или менее равномерно размещенный по площади помещения. В случае необходимости кабели могут монтироваться на стенах и на потолке. Наилучший вариант установки кабелей с точки зрения условий теплоотдачи, накопления тепла, сохранности и безопасности – это установка кабеля в толщу цементной стяжки, укладываемой под декоративным покрытием пола.

Температура на обогреваемой поверхности обычно равна 22 – 26°С, но может достигать 35°С. Удельная мощность систем обогрева через пол варьируется в диапазоне 70-150 Вт/м². Аккумулирующие системы имеют мощность до 200 Вт/м². Суммарная мощность системы может иметь весьма широкие пределы: от 100 Вт до десятков и сотен киловатт.

Антиобледенительные системы для тротуаров, открытых лестниц, пандусов. Как и в предыдущем случае кабели укладываются в толщу бетонной подосновы. Эти системы функционируют только в то время, когда на поверхность указанных объектов выпадает снег или образуется наледь.

Удельная мощность систем обогрева открытых поверхностей варьируется в диапазоне 200-350 Вт/кв.м. Суммарная мощность системы колеблется в пределах от нескольких до десятков сотен киловатт.

Сюда же относятся антиобледенительные системы для спортивных сооружений (футбольных полей, беговых дорожек, ипподромов, теннисных кортов), опасных участков транспортных магистралей (подъемов, спусков, крутых поворотов), взлетно-посадочных полос. Удельная мощность обогрева данных систем может достигать 500Вт/кв.м., а суммарная мощность – нескольких мегаватт.

Антиобледенительные системы для крыш служат для предотвращения: закупоривания льдом путей стока воды, образования сосулек и для удаления снега и льда с опасных участков. Нагревательные кабели размещаются вдоль путей стока воды, в водосточных трубах, на карнизах, водометах, на ендовах и примыканиях.

Используемые в этих системах нагревательные кабели имеют, как правило, линейную мощность 25 и более Вт на метр. Суммарная мощность системы зависит от конструкции и размеров крыши у конкретного здания и колеблется от 1-2 до нескольких сотен киловатт.

Температура на поверхности антиобледенительных систем в отсутствие снега и льда и при отрицательной температуре окружающего воздуха обычно составляет +5 – 7° С. В процессе плавления снега и льда температура поверхности только на доли градуса превышает 0°С. При температуре окружающего воздуха выше +5° С антиобледенительные системы отключаются за ненадобностью.

Системы обогрева трубопроводов и резервуаров. Трубопроводные системы отличаются большой протяженностью и разветвленностью и для их обогрева как нельзя лучше подходят нагревательные кабели. На практике, как правило, имеют место два типа систем обогрева – предотвращающие замораживание и поддерживающие на трубе температуру выше нормальной (выше +20° С). Основное назначение систем обоих типов – компенсация потерь тепла от трубы (или резервуара) в окружающую среду.

Нагревательные секции монтируются поверх трубы (резервуара) и все вместе закрывается тепловой изоляцией. Линейная мощность систем обогрева трубопроводов обычно равна 10-60 Вт/м. Суммарная мощность системы зависит от длины трубопровода, Удельная мощность систем обогрева резервуаров равна 10-80 на 1 кв.м. Обогреваемой поверхности, а суммарная зависит от размера резервуара.

Назначение систем, предотвращающих замораживание – исключить образование ледяных пробок и разрыв трубопроводов, поэтому на трубе достаточно поддерживать +5° С. Системы поддержания температуры могут весьма значительно различаться по требуемой температуре на трубе (резервуаре): для транспортировки нефти и многих водных растворов достаточно +40° С, а для битума требуется 160-180° С.

Системы обогрева технологического оборудования отличаются большим разнообразием по назначению, требуемым температурам, удельным мощностям и разрабатываются на основе индивидуального подхода.

Назначение системы

Температура, °С

Удельная мощность, Вт/кв.м.

Суммарная мощность, кВт

Тепловые барьеры в камерах промышленных холодильников

Нагревательный кабель: принцип работы, виды, конструкция, монтаж

При необходимости справиться с особо низкими температурами в каких-либо конструктивных элементах построек, системах коммуникаций, предметах бытового благоустройства используется нагревательный кабель. Данное устройство обеспечивает дополнительный подогрев по всей длине или области прокладки трассы. При этом важно учитывать принцип работы нагревательного элемента и в каких ситуациях его целесообразно применять.

Назначение и принцип работы

Назначение нагревательных кабелей позволяет охватывать как разнообразные сферы промышленной деятельности, так и решать различные бытовые задачи. Наиболее часто нагревательный кабель используется для:

Обогрева помещений или сооружений с малой кубатурой, включая декоративные комнаты, террариумы, шахты и колодцы;
Нагревания всего или только участка трубопровода, водопровода, канализации и других объектов, расположенного на открытом воздухе или в не отапливаемом помещении;
Разогрева замороженных объектов при выполнении на них каких-либо технологических операций;
Защиты от замерзания воды или для предотвращения скопления влаги;
Предотвращения образования льда или отложения снега;
Поддержания температуры какого-либо объекта в заданных пределах.

Принцип работы нагревательного кабеля описывается законом Джоуля-Ленца, который гласит, что при протекании электрического тока по любому резистивному элементу, из него будет выделяться тепловая энергия. Данный процесс обуславливается наличием электрического сопротивления у токопроводящего материала, которое возникает из-за взаимодействия заряженных частиц. Эти частицы создают препятствие направленному движению тока, и при их столкновении происходит выделение тепла.

Основываясь на вышеизложенном, можно сказать, что величина тепловой мощности прямопропорциональна сопротивлению нагревательного кабеля и может выражаться формулой:

Q – величина выделяемой тепловой энергии;
I – величина тока, протекающего по нагревательному кабелю;
R – омическое сопротивление элемента;
t – время подключения кабеля к электрической сети.

На практике сопротивление конкретного греющего кабеля будет зависеть от материала токоведущих жил, их длины и способа подключения. Все эти параметры обуславливаются конструктивными особенностями различных видов нагревательной кабельной продукции.

Используемые для подогрева токоведущие элементы подразделяются на резистивные (линейные и зональные), саморегулирующие и индуктивные. Все виды нагревательных кабелей отличаются принципом работы и конструкцией. Рассмотрим более детально особенности каждого из них.

Резистивные линейные.

Линейный нагревательный кабель представляет собой конструкцию из обычного провода, концы которого подключаются к источнику электропитания. Таким образом, линейную модель принципиально можно представить в виде последовательно включенного сопротивления резистивного типа, характеризующегося постоянной мощностью нагрева. По количеству жил он подразделяет на одножильный и двухжильный нагревательный кабель.

Одножильный линейный.

Рис. 1: конструкция одножильного линейного кабеля

Посмотрите на рисунок, одножильные марки состоят из нагревательной жилы с высоким удельным сопротивлением, как правило, стали или ее сплавов. Также сюда входит один или несколько слоев термоустойчивой изоляции, которая не деформируется при нагревании. Такой вид нагревательного проводника может оснащаться экраном для удаления помех, создаваемых ним самим и устройства защиты от замыкания на землю.

Его основным преимуществом является простота и неприхотливость в эксплуатации, также он может контактировать с проводящими конструкциями и подвергаться нахлесту. А к недостаткам можно отнести необходимость использования заводской секции установленной длины (отрезать нужный вам кусок нельзя), необходимость подключать концы секции в одной точке к «+» и «–» или к нулю и фазе.

Двухжильный линейный

Рис. 2: конструкция двухжильного линейного кабеля

Конструктивно двухжильные марки имеют два вывода, подключаемые к источнику электроэнергии. В его состав входят те же элементы, что и в одножильный с одним отличием – в нем находятся две параллельно расположенные жилы вместо одной. Что предоставляет дополнительное преимущество – двухжильный нагревательный кабель, в отличии от одножильного, не нужно возвращать вторым концом секции к месту подключения, что предоставляет определенное удобство при обогреве трубопроводов и других протяженных конструкций.

Резистивные зональные

Зональные кабели представляют собой разновидность резистивного, с тем отличием, что имеет более сложную и функциональную структуру. В сравнении с линейным конструктивно он имеет следующую особенность:

Рис. 3: конструкция зонального кабеля

Как видите на рисунке, зональный кабель так же, как и линейный включает в себя две токоведущие медные жилы, внутреннюю изоляцию для каждой жилы, нагревательную проволоку из материала с высоким удельным сопротивлением, внешнюю изоляцию.

Его конструкция отличается наличием окошек во внутренней изоляции, в которых к токоведущему проводнику подсоединяется нагревательная проволока. Сами окошки расположены на расстоянии 1 – 2м друг от друга. Таким образом, между окошками нагревательный элемент подключается параллельно и воспринимает на себя напряжение сети. То есть на каждый из участков проволоки приходиться по 220 В или та величина, которая подается на греющий кабель.

За счет такого конструктивного решения постоянным сопротивлением должна обладать не вся протяженность, а только проволока, расположенная на участке в 1 – 2 м, получившая название зоны (от чего и берет название данный тип кабеля). Благодаря такой конструкции длина секции может подбираться произвольно в зависимости от ваших личных пожеланий.

Саморегулирующиеся кабели

Саморегулирующийся кабель отличается от предыдущих вариантов и конструктивным исполнением, и принципом работы.

Рис. 4: конструкция саморегулирующегося кабеля

Посмотрите на рисунок, здесь показана конструкция саморегулирующегося кабеля, включающая в себя:

Внешнюю оболочку, защищающую внутренние элементы от воздействия окружающей среды.
Токоведущие жилы, на которые подается напряжение от внешнего источника.
Экранирующая оплетка, защищающая окружающие коммуникации от электромагнитного излучения самого кабеля.
Слой внутренней изоляции для электрического разделения токоведущих элементов от металлической оплетки для экранированных кабелей или от внешних конструкций при отсутствии экрана.
Полупроводниковая матрица, представляющая собой непосредственно сам греющий элемент.

Рис. 5: принцип работы полупроводниковой матрицы

Именно эта часть саморегулирующего кабеля является своеобразным датчиком температуры. Чем больше нагрета окружающая среда, тем меньше проводимость нагревательных элементов, величина протекающего через них тока снижается, равно как и величина выделяемого тепла. В этом и выражается функция саморегуляции уровня температуры.

Основным преимуществом такого нагревательного кабеля является его полная автономность – количество получаемой тепловой энергии самостоятельно подстраивается под температуру среды, в которой он находится. За счет чего разные участки нагревательного кабеля будут иметь нелинейную мощность, выдавая нужную вам температуру в конкретной ситуации. Еще одним преимуществом такого типа нагревательного устройства является его произвольная длина. Но к недостаткам стоит отнести то, что продается он стандартными бухтами и не имеет соединительных элементов в комплектации.

Индуктивные нагревательные кабели

Принцип действия такого типа нагревательного кабеля заключается в наведении ЭДС внутри ферромагнитной среды. Конструктивно он состоит из токоведущей жилы, которая наматывается на ферромагнитный сердечник на подобии катушки. При протекании тока по токоведущей жиле в сердечнике будет наводится эдс. Нагревание происходит за счет электрических потерь от тока в проводнике и от потерь в стали по принципу скин-эффекта.

Главным отличием от других типов нагревательных кабелей является соотношение выделяемой тепловой энергии. Здесь потери в меди составляют всего 20%, в то время как в ферромагнитном материале будут теряться остальные 80%. В зависимости от конкретной марки соотношение потерь может отличаться. За счет чего линейная мощность индуктивного кабеля может быть гораздо ниже при обеспечении той же температуры нагрева.

Особенности монтажа

При прокладке нагревательного кабеля важно соблюдать ряд правил, а именно:

Температура окружающей среды на этапе монтажа системы обогрева должна быть не ниже +15ºС.
Фиксацию на поверхности следует производить таким способом, чтобы не повредить конструктивные элементы нагревательных участков (заводскими фиксаторами, специальным скотчем, герметиком, мягкими накладками, хомутами и т.д.).
При формировании трассы или сетки необходимо обеспечивать достаточную площадь обогрева для конкретного объекта в зависимости от его параметров.
При поворотах нужно следить, чтобы радиус изгиба не превышал шести его диаметров.
После завершения укладки обязательно проверяйте целостность изоляции и жил путем прозвонки и измерения уровня сопротивления.

Теперь рассмотрим несколько практических советов касательно особенностей прокладки в частных ситуациях. Если нагревательный кабель используется для обогрева кровли или других объектов, где он устанавливается под прямыми солнечными лучами, лучше использовать экранированные марки. Так как у моделей с оплеткой используется куда более устойчивая оболочка, чем у кабелей общего назначения.

При обогреве водостоков, необходимо выбирать место расположения в наиболее холодной точке или с наименее прогреваемой стороны. В горизонтальных желобах нагревающий кабель необходимо устанавливать в нижней части желоба, чтобы теплые массы поднимались вверх и плавили лед выше. В вертикальных трубах водосточной системы со стороны стены здания, как показано на рисунке, так как она прогревается хуже всего:

Рис. 6: Пример монтажа в водосточной системе

Так как нагревательный кабель может располагаться в воде, им можно напрямую прогревать водопроводные трубы или системы отопления. Устанавливают его внутри трубы, как показано на рисунке:

Рис. 7: пример прокладки греющего кабеля внутри трубы

Следует отметить, что монтировать нагревательный проводник внутри канализационных и сточных труб запрещено, так как за него будет цепляться различный мусор. Из-за чего возникнут пробки, ухудшающие проходимость и приводящие к полному перекрытию. Поэтому полимерные и металлические трубы канализации прогреваются посредством установки нагревательных элементов с внешней стороны. Но стоит отметить, что нагревательный провод должен изолироваться от слоя теплоизоляции посредством специальной алюминиевой ленты.

Области применения

Нагревательный кабель применяется для обогрева таких конструктивных элементов:

теплых полов – как в бытовых (ванных и кухнях), так и в производственных помещениях;
крыш зданий, где возникает угроза образования сосулек или скопления снежных масс над тротуарами или пешеходной зоной;
различных трубопроводов в системах водоснабжения, канализации, отопления и т.д.;
емкостей и резервуаров для хранения жидких веществ;
систем водоотведения и дренажа;
подогрева ступенек зданий, тротуаров и технологических проходов;
нагревательных матов, ковриков и дорожек;
аквариумов и террариумов для домашних питомцев.

В промышленной сфере нагревающий кабель может иметь и более специфическое применение, примеры некоторых из них и необходимые параметры для их эффективной работы приведены в таблице ниже:

Таблица: область применения нагревающего кабеля

Монтаж греющего кабеля для обогрева труб внутри и снаружи.

Проживая в загородном доме и имея внешние коммуникации водоснабжения и канализации, трубы прокладывают ниже точки промерзания.

На большей части нашей страны эта отметка находится на уровне не более 2,5м.

Либо протяженный кусок водопровода проходит в неотапливаемой цокольной части дома, где есть риск промерзания. Можно конечно использовать спец.трубы, но это обойдется вам в копеечку.

Поэтому гораздо выгоднее согреть трубу недорогим греющим кабелем.

Наибольшее распространение получили греющие кабеля двух видов:

Чем они отличаются между собой и какой лучше для водопровода? Резистивные могут быть одножильными и двухжильными.

Принцип работы этой марки очень простой. Внутри кабеля проходит жила из спецсплава с большим сопротивлением.

При прохождении тока жила нагревается. Можно закупить как готовые к монтажу комплекты, так и заказать нужный метраж.

С двухжильным все гораздо проще. Отмеряете нужное расстояние, в начале КЛ на одну жилу подаете фазу, на другую ноль, а в конце просто закорачиваете их между собой, устанавливая концевую муфту.

Для такого вида нагрева потребуются датчики температуры и терморегулятор, наподобие того, что применяется в теплых полах.

Иначе он банально может расплавить и прожечь трубу.

У саморегулирующегося, замкнутого контура или петли нет.

Между ними на всем протяжении идет хитрый полимер, который при остывании до определенной температуры образует разные мостики проводимости.

То есть, в точке охлаждения петля из двух жил самостоятельно замыкается, между ними начинает протекать ток и кабель греется. При этом по всей длине кабеля у вас будет разная температура.

Самая горячая точка будет в самом холодном месте. Но ни в одной точке температура не превысит 85С. Номинальный же нагрев составляет 65 градусов.

Такой кабель полностью пожаробезопасен. Даже если он будет наложен внахлест сам на себя, он от этого все равно не сгорит.

Он просто снижает свое потребление в несколько раз. Такого варианта, чтобы во включенном состоянии его потребление было нулевым, не происходит.

Самореги разных производителей отличаются между собой качеством, так называемой матрицы. Этот тот самый чудо полимер, который пропускает через себя электричество.

Подавляющее большинство специалистов для обогрева труб используют именно саморегулирующиеся разновидности кабеля. Объясняется это их более простой эксплуатацией и упрощенным монтажом.

Вам не придется покупать и подключать термостат.

Достаточно будет воткнуть его в розетку, и он тут же начнет работать как надо.

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.

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.

бронированный, защитный экран или оплетка

слой изоляции

две медные жилы с полимером между ними

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

Первостепенной задачей греющего кабеля является предотвращение замерзания воды в трубе. А этого можно добиться только при достаточной мощности.

Какую выбрать в вашем случае? В условиях бытовых объектов обычно обогревается водопроводная труба диаметром максимум 32мм.

Если вы экстремал и трубу нисколечко не утепляете, то такой водопровод придется обматывать кабелем минимум 32Вт/м.

При отсутствии требуемой мощности потребуется намотать сразу два кабеля.

Все греющие кабеля нормально работают только при соответствии напряжения номинальным значениям, прописанным в паспорте изделия. Если у вас дома проблемы с напругой, и она редко когда поднимается выше 180-190В, то не удивляйтесь, что выбранной мощности может не хватить, и в один прекрасный день труба все же перемерзнет.

А почему иногда умирает сам кабель? Самореги боятся частых включений выключений. Обычно у них конечное число таких коммутаций.

Также они выходят из строя из-за неправильного подключения к питающему кабелю 220В. Некачественная концевая заделка и попадание влаги во внутрь оболочки, еще одна причина.

Для герметичного ввода пищевого кабеля внутрь трубы применяют сальники. При их выборе обращайте внимание на форму кабеля. Они бывают круглыми или плоскими.

Под определенную марку используют свой сальник. Неправильно подберете, получите течь.

Для монтажа по наружной стороне вам понадобятся:

Греющий кабель – что такое, принцип работы и применение, характеристики и преимущества

Тепло – это необходимое условие комфортного существования человека. С приходом холодного времени года каждому из нас хочется создать максимальный уют в своем доме и избежать всех возможных проблем, возникающих при значительном понижении температуры воздуха. Греющий кабель позволяет справиться со многими задачами повседневной жизни в зимний период.

Что такое греющий кабель?

Система кабельного обогрева как жилых, так и нежилых помещений получает все большее распространение. Целью применения греющего кабеля является сохранение необходимого температурного режима. Кабель, который преобразует электрическую энергию в тепловую, называется греющим. Кабельная система обогрева помогает сделать жизнь более комфортной.

Греющий кабель – принцип работы и применение

Современный греющий кабель функционирует как любой электронагревательный прибор. Чем выше сопротивление материала прохождению электрического тока, тем больше тепловой энергии выделяется на нагревательном элементе. Устройство подсоединяется к электрической сети, имеющей напряжение 220 В, и при прохождении электричества через него выделяет тепло. Применение греющего кабеля может быть в таких областях:

подогрев пола, стен и потолков;
поддержание температурного режима для твердеющего бетона становится особенно актуальным в холодных погодных условиях;
устранение обледенения кровли, водосточных труб и лестниц;
обогревание зеркал для устранения конденсата;
обогрев почвы широко применяется в теплицах;
предотвращение промерзания водосточных и канализационных труб;
поддержка нужной температуры жидкости и воды, и так далее.

Греющий кабель – характеристики

При выборе изделия ориентируются на область применения. Чтобы выбрать подходящий кабель, нужно рассмотреть его основные технические параметры:

Мощность. Чем выше этот параметр, тем значительнее расход электрической энергии и выработка тепла.
Температурный режим работы кабеля. Выделяют три вида: высокотемпературный (до 190°С), среднетемпературный (до 120°С), низкотемпературный (до 65°С).

Сколько потребляет греющий кабель?

Над этим вопросом думает каждый, кто хочет воспользоваться этим изобретением. Справедливости ради, стоит отметить, что ответ зависит от множества факторов, и ни один специалист не рассчитает точное потребление. От чего же зависит потребление:

месторасположения изделия;
условий погоды;
диаметра и теплоизоляции трубы;
мощности и длины кабеля;
типа греющего кабеля.

Приблизительно рассчитать расход при использовании для обогрева трубы можно:

Выясняем указанное производителем номинальное потребление, затем узнаем длину и диаметр трубы и производим вычисления. Например, номинальное потребление равно 14 Вт/м, длина трубы 10 м, а диаметр 32 д, то потребление будет 140 Вт.
Если есть теплоизоляция, то потребление сокращается примерно в два раза.
Если кабель работает круглосуточно целый месяц, тогда 24 ч. умножаем на 30 дней и на потребляемое количество кВт/ч.

Преимущества греющего кабеля

Среди плюсов греющего кабеля можно выделить:

возможность самостоятельно контролировать подачу тепла (когда необходимо включать и выключать систему);
применяется во многих сферах;
греющий кабель для труб долго служит (от 25 лет);
легкость в использовании;
не оказывает вредоносного воздействия;
греющий современный кабель устойчив к губительным механическим, химическим, климатическим, термическим, биологическим действиям;
доступная цена.

Виды греющего кабеля

Специалисты выделяют два основных вида изделия:

Резистивный, в котором проводники тока исполняют функцию элементов нагревания. Такой нагревательный кабель для труб применяется все реже.
Саморегулирующий самый «умный» и удобный в использовании. Такой саморегулирующийся нагревательный кабель сегодня становится все более популярным.

Саморегулирующий греющий кабель

В состав этого кабеля входит от одной до нескольких жил, изолированных друг от друга специальной оболочкой. Саморегулирующийся греющий кабель может применяться в разных областях. Он самостоятельно поддерживает необходимую рабочую мощность и количество выделяемого тепла в зависимости от погодных условий. Работа кабеля зависит от сопротивления, то есть, если оно возрастает, подача тока снижается, за счет чего снижается и мощность. Он сам выявляет участки, где нужно поднять или опустить градус.

Резистивный греющий кабель

В состав кабеля входит одна или две изолированные жилы фиксированной длины, не подлежащие самостоятельной обрезке. Этот вид не дает шанс менять мощность без использования терморегуляторов. Применяют такой греющий кабель для канализационных труб. Существует подвид этого кабеля – зональный, состоящий из двух параллельных жил, через которые проходит ток. Элементом нагревания выступает проволока, прикрепленная к жилам на фиксированном расстоянии. Этот вид кабеля можно отрезать по выделенным меткам.

Как выбрать греющий кабель?

Выбор изделия зависит от области применения:

Для края кровли и водостоков специалисты советуют покупать резистивный кабель мощностью от 12 до 22 Вт на погонный метр или саморегулирующий с показателями от 20 до 40 Вт. Второй вариант подойдет для маленьких участков и сэкономит электроэнергию. Такой греющий кабель в трубу подходит идеально.
Для устранения наледи на ступеньках и площадках, если кабель прокладывается в стяжке, рекомендуемая мощность резистивного провода составляет от 26 до 30 Вт. Если же изделие будет находиться в песке, а не в стяжке, то мощность нужно выбирать не более 20 Вт на погонный метр.
Для водопроводов или обогрева емкостей с жидкостями лучше воспользоваться саморегулирующим кабелем, для труб из пластика, имеющим мощность в 10 Вт на погонный метр, а для металлических до 20 Вт.

Как проверить греющий кабель?

Проверить работоспособность кабеля можно двумя способами:

Если речь идет о резистивном кабеле, то нужно замерить сопротивление цепи и поверхности изоляции, воспользовавшись мультиметром.
Саморегулирующий провод легко проверить путем подключения системы обогрева к электрической сети.

Как подключить греющий кабель?

Непосредственное подключение кабеля производится путем его присоединения к блоку, осуществляющему терморегуляцию. В зависимости от назначения и сферы применения пользуются линейным и спиральным монтажом, при этом сам провод прокладывают или внутри или снаружи относительно труб ли другой поверхности.

Чаще при продаже греющих кабелей терморегулирующий блок идет в комплекте. Его нужно постараться установить так, чтобы на него не воздействовала негативная окружающая среда. Соединение проводов должно быть герметичным. Для этого можно воспользоваться специальными зажимами и муфтами.

Подключение греющего кабеля проходит в несколько этапов:

Проводники кабелей, предназначенные для соединения, обрезают в виде лесенки на различном расстоянии и освобождают от изоляционного материала в длину на 10 мм.
На все имеющиеся проводники натягивают термоусадочные муфты, а поверх кабеля прикрепляют совместную муфту с большим диаметром.
Окончания проводов монтируются в гильзы и плоскогубцами зажимаются с одной стороны, а с другой стороны обжимают гильзу после ввода вторых концов.
На провода надевают муфты с малым диаметром и феном их нагревают, после зажатия на область соединения натягивают муфту большего диаметра и тоже прогревают феном.
Если речь идет о саморегулирующихся видах кабеля, то в них оба конечных провода герметизируются. Они обрезаются в виде лесенки, поверх них натягивают термоусадочную муфту и тоже прогревают с помощью фена.
Термостатический регулятор, который необходим для регулирования температуры, помещают поблизости к электрическому щитку. Чтобы повысить безопасность, в цепь термостатического регулятора внедряют УЗО (автоматическое отключающее устройство).

Почему не греет греющий кабель?

Чаще при возникновении проблем с работой кабеля выходят из строя терморегулятор, автоматический выключатель или датчик температуры. Если монтаж греющего кабеля был выполнен неправильно, то возможно возникновение разных поломок. Не греть кабель может и из-за таких причин:

дефект в кабеле;
неисправный контакт;
повреждение УЗО;
отсутствие напряжения;
плохое подсоединение.

Особенности нагревательного кабеля

Чтобы преобразовать электричество в тепловую энергию, используется нагревательный кабель. Технология востребована в умном доме. При рассмотрении кабеля учитывается классификация, свойства материала.

Описание

Провод нагревательный — это проводник с высоким сопротивлением, который способен вырабатывать тепло. Элементы используются для обогрева помещения, востребованы на даче, в квартире, в частном доме. Также провод может быть проложен по трубопроводу с целью повышения температуры воды. Внешне материал схож с коаксиальным проводником, служит отличным передатчиком тепловой энергии.

Интересно! Если посмотреть на материал в разрезе, предусмотрены жилы, а также изоляция.

Преимущества и недостатки

Рассматривая нагревательный шнур, стоит выделить основные достоинства:

безопасность использования,
разнообразие моделей,
значительная мощность,
гибкость материала,
выгодные цены,
долгий срок службы.

значительный диаметр,
легко повреждается,
невозможно произвести замену жилы.

Также при монтаже стоит учитывать степень защищённости. Кабель приписывают к электронагревательным приборам, а значит, есть риск получить повреждения от удара электрическим током.

Разновидности и их принцип действия

Нагревательный провод отличается по количеству жил, выделяют такие типы:

Классификация материалов в зависимости от схемы:

При рассмотрении типов стоит учитывать параметры, преимущества и недостатки. Принцип действия построен на эффекте Джоуля-Ленца. То есть напряжение преобразуется в тепловую энергию. Однако есть допустимый уровень, поэтому учитывается количество секций.

Одножильный резистивный

Резистивными называют проводники, у которых высокое сопротивление. Встречаются линейные, зональные варианты с одной токопроводящей жилой. Они характеризуются высокой стойкостью, могут применяться для обогрева пола.

Двухжильный резистивный

Резистивный тип считается подходящим для водостока либо кровли. Распространенными считаются линейные модели, которые работают по эффекту Джоуля-Ленца.

Важно! В промышленности провод встречается на предприятиях по изготовлению продуктов питания. Также элементы востребованы при обогреве пола.

Зональный

Зональный тип производится с двумя изолированными жилами. Изоляция отличается по классу и защитным свойствам. Если рассматривать структуру, предусмотрены отдельные секции, которые могут называться окнами. Данный вид кабеля не разрешается самостоятельно обрезать, поскольку можно повредить структуру.

Помимо токопроводящих жил изоляции имеется спираль, представленная в виде тонкой проволоки. Чаще всего она изготавливается из стали и необходима для повышения уровня сопротивления. Когда на кабель подаётся напряжение, происходит замыкание в секции, поэтому устройство сравнивается с резисторами.

Саморегулирующийся

Если взглянуть на конструкцию саморегулирующегося кабеля, практически нет отличий от зонального типа. Однако если разбирать токопроводящие жилы, при размотке видны две спирали, а внутреннее изолирующее покрытие отсутствует.

Секрет кроется в наличии проводящей матрицы. Она служит отличным проводником, выполнена в форме нити. За основу взят полимер, который отдаёт тепловую энергию и влияет на уровень сопротивления.

Особенности монтажа

При монтаже кабеля стоит придерживаться инструкции:

замер сопротивления;
отметка на полу;
закрепление сетки;
укладка кабеля;
фиксация сетки;
крепление монтажной коробки;
повторный замер сопротивления;
включение терморегулятора;
формирование цементной стяжки.

Во время ремонта рассматривают варианты с теплоизоляцией пола и без неё. Обращается внимание на уровень поверхности, стоит использовать монтажную ленту.

Основные правила применения

Когда специалист работает с нагревательным кабелем, не стоит пренебрегать правилами:

учитывать рекомендации производителя;
допускается к работе только квалифицированный электрик;
производится расчёт мощности;
не допускаются механические воздействия;
нельзя растягивать провод;
учитывается рабочая температура;
проводится заземление кабеля;
нельзя работать при повышенном уровне влажности;
провод подключается в размотанном состоянии.

Отдельно предъявляются требования касательно подбора терморегулятора. Во время работы потребуется концевая муфта и цементно-песчаная смесь.

Читайте также: Светильник для бани

Лучшие производители нагревательного шнура

Если взглянуть на рынок, встречается продукция таких производителей:

IN-TERM — это чешский бренд, который выпускает кабели различной мощности (от 172 Вт). Заготовка отличается длиной минимум 8 м. Если взглянуть на ассортиментный ряд, наиболее распространённой считается продукция 550 Вт. Длина заготовки 27 м, то есть оптимальная площадь прогрева — 3.8 квадратных метра.

Информация указана, если делается шаг 14 см. Если рассматривать шаг 12 см, то показатель уменьшается до 3.2 квадратных метра.

Также на рынке встречается продукция торговой компании HEMSTETD. Она производит кабеля длиной от 8.9 м. Если рассматривать модели для обогревателей, самый длинный провод имеет длину 197 м. С таким проводом можно обогреть площадь более 24 квадратных метров (это если шаг составляет 12.5 см).

На каждый квадратный метр по данным производителя затрачивается мощность 140 Вт. При выборе кабеля 197 м с шагом 10 см разрешается греть площадь 119.7 квадратных метров. Общая мощность заготовки для водопровода составляет 3350 Вт. Чехи предлагают рассмотреть продукцию FENIX. Распространенными считаются провода серии ADSV.

Минимальная длина заготовок — 8.5 м при мощности 162 Вт. Если прокладывать провод шагом 14 см, он прогреет в мороз площадь помещения 12 квадратных метров. Двухжильный экранированный кабель для коммуникаций может иметь длину максимум 149 м с общей мощностью 2600 Вт. Если прокладывать его с шагом 10 см, материал сможет прогреть при замерзании помещение общей площадью 15 квадратных метров.

Интересно! Потребители также не исключают из списка продукцию GRAY-HOT, которая производится на территории Украины. Компания выпускает двухжильные нагревательные кабели.

Минимальная мощность заготовки для трубы — 92 Вт. Речь идет о проводе длиной 6 м, и если его укладывать с шагом 10 см, можно прогреть площадь 0.6 квадратных метров. Производитель предлагает рассмотреть изделие номинальной мощностью 1929 Вт. Заготовка имеет длину 128 м, если укладывать её с шагом 10 см, легко прогреть комнату общей площадью до 13 квадратных метров.

Для разнообразия стоит рассмотреть продукцию сильного бренда NEXANS. Она родом из Норвегии, производятся заготовки различной мощности. Если смотреть на небольшие товары, у них мощность стартует от 300 Вт. Кабель длиною 17.6 погонных метров способен прогреть площадь 2.2 квадратных метра. Производитель предоставляет проводку мощностью максимум 3100 Вт.

Провода данной серии имеют длину 185 м, рассчитаны на квадратуру 23.2 квадратных метра. Отдельно предлагается рассмотреть двухжильный экранированный провод более высокой мощности.

Если говорить о немецком качестве, стоит упомянуть про бренд SHTOLLER. Производитель принял решение выпускать только двухжильные экранированные провода мощностью от 200 кВт. Максимальный показатель данной серии — 3000 Вт. Заготовка имеет длину 150 м. Товар рассчитан для квадратуры 18.7 квадратных метра.

Выше описаны понятие и свойства обогревательного кабеля. При подборе материала стоит учитывать преимущества, недостатки провода. Также предусмотрены разновидности моделей, плюс учитывается разнообразие производителей.

Саморегулирующийся нагревательный кабель: обзор видов и особенности использования

Низкая зимняя температура может принести немало хлопот, если вовремя не позаботиться об утеплении водосточных и канализационных труб, кровельных элементов и грунта в теплице. Замерзшая вода превращается в метровые пробки изо льда и выводит из строя водороводную систему, а наледь на крыше и вовсе опасна для жизни.

Изменить неприятную ситуацию помогает саморегулирующийся нагревательный кабель, проложенный по трубам, кровлям и лоткам.

В этом материале мы подробно расскажем как правильно выбрать нагревательный кабель, опишем его конструктивные особенности и принцип работы. Кроме того, в статье приведены два варианта монтажа саморегулирующихся систем.

Конструктивные отличия саморегулирующихся систем

Самреги (сокращенно) не нужно путать с резистивными аналогами – первыми модификациями греющих кабелей.

Если кратко, то недостатки резистивного вида, вследствие которых его применяют все реже, следующие:

определенная длина, невозможность наращения или укорачивания;
постоянное сопротивление по всей длине, что делает невозможной регулировку температуры на отдельных участках;
подключение с обоих концов, вызывающее сложности при монтаже;
риск перегрева в местах пересечения;
отсутствие ремонта как такового, менять приходится всю систему целиком.

Положительная черта резистивного вида – невысокая стоимость, поэтому его применяют там, где нуждаются в обогреве небольшие защищенные участки.

В конструкции саморегулирующего греющего кабеля есть принципиальные отличия:

Две жилы из меди с высокой степенью сопротивления. Чем больше сопротивление – тем выше возможности регулировки температуры.
Полупроводниковая матрица. Это значимый элемент кабеля, который и делает его саморегулирующимся. Матрица чутко реагирует на окружающую температуру. Как только температура падает, поднимается сопротивление материала, и он начинает выделять больше тепла.
Внутренняя изоляция. Качественный материал отличается равномерной структурой и максимальной теплопроводностью.
Экранирующая оплетка. Чаще всего она представляет собой медную сетку или экран из алюминия. Для защиты кабеля питание обязательно подключается посредством УЗО.
Наружная изоляция. Ее функция – защита всех элементов кабеля. От характеристик внешней изоляции зависит срок службы изделия.

Способность самрега изменять собственное сопротивление (следовательно, и мощность) от колебаний температуры освобождает от покупки дополнительного оборудования – различного рода термостатов с датчиками.

Кабель можно нарезать, а длину готового изделия при необходимости укорачивать или наращивать.

Но главное преимущество самрега – в его «избирательности». Матрица самостоятельно определяет холодные участки и доводит их температуру до оптимального значения.

На достаточно обогретых участках она просто поддерживает нужные параметры (обычно + 3-5 ºС). Это очень удобно, когда необходимо защитить от промерзания кабель, на всем протяжении имеющий различные условия обогрева (например, проходит и через отапливаемое помещение, и через холодный грунт).

По окончании холодного сезона отпадает необходимость обогрева труб, грунта или кровли, поэтому кабель отключают от электропитания. Когда существует вероятность сильных ночных заморозков, можно воспользоваться термостатом, автоматически подключающим систему.

Где используют системы нагрева?

Сфера применения нагревательных кабелей для труб (и не только) достаточно велика. Их монтируют в местах, где необходим регулируемый подогрев примыкающих (окружающих) поверхностей или материалов.

Некоторые виды кабеля специально предназначены для оборудования систем «теплый пол». Их укладывают под керамической плиткой, доской, ламинатом, ковролином, а иногда заливают бетонной стяжкой.

Последний вариант наименее эффективный, так как стяжка «крадет» тепло, и через финишное покрытие проходит только его часть.

Подогрев кабелей распространен в системах водопровода и канализации. Коммуникации, заглубленные в грунт или проходящие над землей, в северных регионах России подвергаются риску полного замерзания на протяжении полугода – с октября по апрель.

Если трубопровод проложен выше уровня промерзания грунта и недостаточно утеплен, то быстро потеряет свою работоспособность. Поэтому, рекомендуем побольше узнать о видах греющего кабеля для обогрева водопровода.

Если трубы уже зарыты в траншеях и демонтаж невозможен или нежелателен, применяется монтаж кабеля внутрь водопроводной (канализационной) трубы через врезанный в наиболее удобном месте тройник.

Следующее применение саморегулирующего кабеля – системы обогрева кровель и водостоков.

Под воздействием высокой температуры снег и лед постепенно превращаются в воду, которая по лоткам и трубам стекает вниз. Крыши становятся безопасными для людей и находящегося во дворе транспорта.

Практичное использование нагревательных кабелей для тех, кто не любит запотевших стекол и зеркал – крепление самрега с обратной стороны зеркала, после чего конденсат больше не будет беспокоить.

На производстве и во время строительных работ нагрев часто необходим в качестве помощи для «созревания» бетонных растворов.

Похожая ситуация с жидкостями, для поддержания определенной температуры которых также применяют самреги. Вместо нагревания резервуара с технической жидкостью традиционным способом в нее опускают кабель, в результате характеристики химических или пищевых растворов какое-то время не меняются.

Системы нагрева не обошли и сельскохозяйственную отрасль. Кабель помещают прямо в грунт, под верхний питательный слой, чем предохраняют корни культур от промерзания.

На какие характеристики обратить внимание?

Перед приобретением кабеля необходимо уточнить условия, в которых он будет использоваться. Важно правильно рассчитать мощность, установить длину, снять температурные показатели, определить способ монтажа – внутренний или наружный.

Характеристики, которые потребуются при выборе

Мощность. Параметры мощности/сопротивления и теплоотдачи взаимосвязаны. Также свойства кабеля зависят от сечения жилы. На него же следует ориентироваться и при выборе длины. Предположим, система из кабеля с сечением 1,1 мм² и мощностью 25 Вт не должна быть длиннее, чем 80 м.

Средняя мощность самрегов, которые можно найти в продаже, от 5 Вт/м до 25 Вт/м. Системы с минимальным значением подходят для внутреннего обогрева труб, уложенных в грунте. Для этих же труб, но с наружным обогревом, кабель должен быть чуть мощнее – 10 Вт/м. Самые суровые условия – над землей, поэтому для надземного размещения подойдет максимальная мощность – от 25 Вт/м.

Температура. Следует помнить, что не все виды труб одинаково хорошо переносят нагрев. Предположим, пластиковые изделия (особенно канализационные и для ХВС) не предназначены для сильного нагревания.

На производстве встречаются кабели, разогревающиеся до + 190 ºС (при мощности до 90 Вт/м), однако в быту применения для них нет.

Наличие заземляющей оплетки. Этот защитный элемент одинаково важен и для системы, и для людей – он гарантирует безопасность монтажа. Чтобы оплетка функционировала, ее подключают через УЗО. Однако в продаже можно встретить варианты без заземления – в некоторых случаях их использование вполне объяснимо.

Материал внешней изоляции. В качестве внешнего изолирующего материала выступают различные виды полимеров. Одни из них более тонкие и эластичные, другие – жесткие на изгиб. Все виды без исключения защищают внутренние части кабеля от повреждений, агрессивных сред, влажности.

Наружная изоляция влияет на сферу использования кабеля. Защита из полиолефина (самый распространенный материал) подходит не для всех способов монтажа.

Например, для установки на крыше используют кабель с изоляцией из фторполимеров (с защитой от у/ф лучей), а для внутреннего монтажа – системы с фторопластовой изоляцией.

Инструкции по монтажу саморегулирующегося кабеля

Вариантов укладки кабеля множество – выбор зависит от места и условий монтажа. При устройстве домашних автономных коммуникаций чаще всего приходится утеплять трубы, поэтому остановимся более подробно на описании процессов внутреннего и вешнего монтажа кабеля на трубопровод.

Вариант #1 – внутренняя установка

Монтаж греющего кабеля внутри водопроводной или канализационной трубы производят по разным причинам. Основная – невозможность фиксации из-за того, что трубопровод уже лежит в траншее и закрыт слоем грунта.

Конечно, такой тип установки имеет некоторые минусы:

использование дополнительной детали – тройника;
снижение свойств кабеля из-за налета, который появляется через какое-то время (зависит от характеристик воды);
уменьшение диаметра трубы, дополнительное препятствие на пути перемещения воды;
ограниченная длина и предпочтительное использование на прямых участках.

Важный момент: самрег заводят только через специальный тройник, запорной арматурой при подключении нагревательных систем пользоваться запрещено!

Инструкция по применению готового комплекта:

подключение к кабелю всех функционально важных деталей (оформление оконцовки, присоединение кабеля питания);
врезка в трубу тройника со свободным отводом для кабеля;
заводка кабеля внутрь трубы на определенную длину;
герметизация узла с помощью проходных элементов или накидных гаек.

Не рекомендуется вставлять самрег в трубу, сечение которой менее 40 мм – это повлияет на скорость и объем перемещаемой жидкости.

Как подготовить кабель и надеть концевую муфту, можно увидеть в следующей инструкции: