Пример 2. Обогрев полов
Расчет кабельного обогрева
Общая схема обогрева пола
Кроме защиты труб от мороза нагревательные кабели используются и для устройства систем обогрева полов. В отличие от пленочного теплого пола кабель удобен в первую очередь тем, что плотность его укладки можно регулировать.
Эффективность обогрева пола уложенным в стяжку кабелем обеспечивается его правильной раскладкой. При этом необходимо ориентироваться на потребляемую мощность помещения:
| Помещение | Необходимая удельная мощность для обогрева, Вт/м2 |
| Открытая площадка | 180 и выше |
| Балкон/лоджия | 140 |
| Спальня | 120 |
| Детская | 120 |
| Гостиная | 100 |
| Кухня | 100 |
| Прихожая | 100 |
| Санузел | 130 |
Пример мощности разных моделей нагревательных проводов
Расчеты проводим так:
- Вычисляем нужную длину кабеля. Для этого умножаем полезную площадь помещения на удельную потребляемую мощность и делим на погонную мощность самого кабеля (указывается производителем).
- Определяем шаг укладки. При этом площадь помещения умножаем на 100 и делим на дину кабеля в метрах, рассчитанную ранее. Получаем оптимальное расстояние между витками нагревательного проводника в сантиметрах.
Оптимальное значение шага — от 6 до 15 см. В этом случае прогрев получается и интенсивным, и достаточно равномерным (мы не чувствуем разницы между температурой разных участков пола).
При слишком редкой укладке кабеля разница температур будет существенной — это заметно на фотографии, сделанной телевизором
Если по расчетам шаг получается более 15 см, то можно пойти двумя путями:
- Увеличить длину кабеля. Если мы возьмем проводник той же мощности, то получим запас по производительности. Если же при увеличении блины мы купим меньший кабель — нагрев останется на том же уровне, но есть шанс сэкономить.
- Увеличить толщину стяжки. За счёт более толстого слоя цемента поверх проводников прогреваться пол будет медленнее. Зато равномерность напольного обогрева возрастет.
Толстая стяжка позволяет равномернее распределять тепло
При использовании матов все совсем просто: просто подбираем изделия с подходящей удельной мощностью
Принимая во внимание, что на рынке в основном представлены модели 120–160 Вт/м2, проблем быть не должно
Внутренний обогрев канализации
Стоит заметить, что прокладка внутреннего греющего кабеля для канализационных труб имеет некоторые недостатки:
Тем не менее, зачастую хозяева домов в частном секторе, которые оборудуют у себя систему канализации с трубами достаточно большого сечения, предпочитают останавливать свой выбор именно на прокладке внутреннего греющего кабеля.
Как правило, подобный обогрев используется для обслуживания небольших отрезков трубопровода, например, для защиты уличных насосов от промерзания в зимнее время. По принципу действия внутренний обогрев практически не отличается от внешнего.
Как подобрать правильный кабель?
При выборе подходящего горячего кабеля необходимо определиться не только с его типом, но и правильно подобрать его мощность.
При этом необходимо учесть такие параметры, как:
- назначение конструкции (для канализации и водопровода расчеты выполняются по-разному);
- материал, из которого выполнена канализация;
- диаметр трубопровода;
- особенности участка, который предполагается обогревать;
- характеристика используемого теплоизоляционного материала.
На основании этих сведений рассчитывают теплопотери на каждый метр конструкции, выбирают тип кабеля, его мощность, после чего определяют подходящую длину комплекта. Расчеты можно выполнить с помощью специальной формулы, по расчетным таблицам или с использованием он-лайн калькулятора.
Расчетная формула выглядит так:
Qтр – теплопотери трубы (Вт); – коэффициент теплопроводности утеплителя; Lтр – длина обогреваемой трубы (м); tвн – температура содержимого трубы (C), tнар – минимальная температура окружающей среды (C); D – наружный диаметр коммуникаций с учетом утеплителя (м); d – наружный диаметр коммуникаций (м); 1,3 – коэффициент запаса
Когда теплопотери рассчитаны, следует вычислить длину системы. Для этого полученное значение нужно разделить на удельную мощность кабеля нагревательного устройства. Результат следует увеличить, учитывая обогрев дополнительных элементов. Мощность кабеля для канализации стартует с 17 Вт/м и может превышать 30 Вт/м.
Если речь идет о канализационных трубопроводах из полиэтилена и ПВХ, то 17 Вт/м – это максимальная мощность. Если использовать более производительный кабель, то высока вероятность перегрева и повреждения трубы. Сведения о характеристиках изделия можно найти в его техническом паспорте.
С помощью таблицы подобрать подходящий вариант немного проще. Для этого сначала нужно выяснить диаметр трубы и толщину теплоизоляции, а также предполагаемую разницу между температурой воздуха и содержимого трубопровода. Последний показатель можно найти с помощью справочных данных в зависимости от региона.
На пересечении соответствующей строки и столбца можно найти значение теплопотерь на один метр трубы. Затем следует вычислить общую длину кабеля. Для этого размер удельных теплопотерь, полученный из таблицы, нужно умножить на длину трубопровода и на коэффициент 1,3.
Таблица позволяет найти размер удельных теплопотерь трубы конкретного диаметра с учетом толщины теплоизоляционного материала и условий функционирования трубопровода (+)
Полученный результат следует разделить на удельную мощность кабеля. Затем нужно учесть влияние дополнительных элементов, если такие имеются. На профильных сайтах можно найти удобные он-лайн калькуляторы. В соответствующие поля нужно ввести необходимые данные, например, диаметр труб, толщину утеплителя, температуру окружающей среды и рабочей жидкости, регион и т.п.
Такие программы обычно предлагают пользователю дополнительные возможности, например, помогают рассчитать необходимый диаметр канализации, размеры слоя теплоизоляции, тип утеплителя и т.п.
Опционально можно подобрать тип укладки, выяснить подходящий шаг при монтаже греющего кабеля спиралью, получить список и количество комплектующих, которые понадобятся для укладки системы.
Подбирая саморегулирующийся кабеля важно правильно учесть диаметр конструкции, на которую он будет установлен. Например, для труб диаметром 110 мм рекомендуется брать маркуLavita GWS30-2 или аналогичный вариант другого производителя
Для трубы на 50 мм подойдет кабель Lavita GWS24-2, для конструкций диаметром 32 мм – Lavita GWS16-2 и т.д.
Сложные расчеты не понадобятся для канализации, которая используется не часто, например, на летней даче или в доме, которым пользуются, лишь изредка. В такой ситуации просто берут кабель мощностью 17 Вт/м с длиной, соответствующей размерам трубы. Кабель такой мощности можно использовать и снаружи, и внутри трубы, при этом устанавливать сальник необязательно.
При выборе подходящего варианта греющего кабеля следует соотнести его производительность с расчетными данными по вероятным теплопотерям канализационной трубы
Для прокладки греющего кабеля внутри трубы выбирают кабель со специальной защитой от агрессивного воздействия, например, DVU-13. В отдельных случаях для монтажа внутри используют марку Lavita RGS 30-2CR. Это не совсем верное, но допустимое решение.
Такой кабель предназначен для обогрева кровли или ливневой канализации, поэтому защитой от разъедающих веществ он не снабжен. Его можно рассматривать лишь как временный вариант, поскольку при длительном использовании в неподходящих условияхкабель Lavita RGS 30-2CR неизбежно сломается.
Ложка дегтя в бочке с саморегулирующимися кабелями
Наверняка, прочитав написанное, вам хочется запрыгать от счастья и сразу же броситься в магазин, чтобы купить такой кабель. Но, оказывается, не все с ним так гладко. Мой предыдущий рассказ основывался на той информации, которую я нашел у производителей.
Однако на глаза мне попался отзыв одного из пользователей, который заметил дефект у приобретенного им кабеля и решил проверить его наличие в других марках этого же изделия. По его словам, у всех кабелей дефект состоит в том, что когда обслуживаемая кабелем труба достигает такой температуры, когда подогрев уже не требуется, саморегулирующийся кабель не отключается и продолжает ее греть, напрасно расходуя как собственные ресурсы, так и потребляемое им электричество.
У меня саморегулирующегося кабеля нет, поэтому подтвердить достоверность информации производителей или указанного выше пользователя я не могу. Но я обязан предупредить вас о том, что мне довелось узнать.
Разновидности греющего кабеля
Встречается два основных типа подогревающих кабелей для водопроводной магистрали – это резисторный и саморегулирующий.
В первом варианте ставка делается на свойства металлов, и их способность пропускать электрический ток. А вот саморегулирующийся кабель способен нагревается посредством металлического проводника.
Объединяет оба вида подогревающих кабелей – это теплоотдача практически в равной степени. Температура окружающей среды особой роли на степень прогрева не влияет
Совершенно не важно, будет ли на улице +5С или -18-20С
Прогрев будет одинаково мощный. Для экономии электроэнергии используют терморегуляторы и температурные датчики.
Резистивный
резистивный греющий кабель
Остановимся подробнее на строении резистивного греющего кабеля
Важно соблюдать правила укладки этого вида кабеля. Их ни в коем случае не рекомендуется укладывать рядом друг с другом, или чтобы они пересекались
Причина запрета одна – перегрев и поломка конструкции. По этой причине при проведении монтажных работ необходимо соблюдать все правила.
Необходимо еще отметить, что подогревательный кабель резистивного типа для водопровода бывает двух видов – с одной и двумя жилами. Первый вариант используется чаще всего, хотя и стоит он дороже. Отличаются типы между собой всего лишь методом подключения.
Саморегулирующий
Этот вид греющего кабеля представляет собой металлическую полимерную матрицу. В саморегулирующей системе ток проходит по проводам, вследствие чего происходит нагрев полимера, расположенного между парой проводников. Кстати, сам полимер обладает интересным свойством.
При повышении температуры выделяется меньше тепла, и, наоборот, при остывании – больше. Таким образом, и происходит саморегулирование нагревательного процесса и тепловой отдачи, независимо от состояния соседних кабельных участков.
саморегулирующий греющий кабель
Если смотреть конструктивно, то у саморегулирующего водопроводного кабеля и его строения один плюсы. Например:
- При пересечении и нагревании, провода не перегорают
- Проводка маркирована насечками, поэтому ее удобно нарезать
- Наличие оконечной муфты
- Длительный срок эксплуатации – до 10 лет.
Из минусов следует отметить высокую стоимость материала.
Как работает греющий кабель?
Греющий или горячий кабель представляет собой систему обогрева труб, уложенных в толщу грунта. Электрокабель в изолирующей оболочке закрепляют на трубе и подключают к электропитанию. Труба нагревается, в результате сточные воды приобретают стабильно высокую температуру, что надежно защищает их от замерзания.
Различают кабель для наружного обогрева трубы или внутреннего. Первый укладывают снаружи конструкции, а второй – внутри. Считается, что наружный монтаж произвести проще, чем внутренний, поэтому он более востребован. Помимо наружного кабеля используют также греющую пленку.
Обогрев с помощью пленки для канализационных систем применяется не часто. Материалом приходится оборачивать всю трубу, что усложняет монтаж, но обеспечивает равномерный прогрев
Этим материалом полностью оборачивают конструкцию, затем его закрепляют. Пленка дает более равномерный обогрев трубы, чем кабель, она имеет меньшую мощность, что позволяет несколько снизить эксплуатационные расходы.
Для обогрева труб можно использовать кабель трех видов:
- саморегулирующийся;
- резистивный;
- зональный.
Саморегулирующийся кабель считается исключительно удобным вариантом, поскольку он может в автоматическом режиме изменять температуру нагрева в зависимости от климатических условий. Сопротивление кабеля уменьшается, если грунт нагревается сильнее, и увеличивается при снижении температуры.
Саморегулирующийся кабель наиболее востребован в современных условиях, поскольку укладывать его просто, он более надежен и не требует дополнительных элементов для монтажа
Такое изменение режима работы снижает общую мощность системы, т.е. позволяет экономить электроэнергию. Причем изменение сопротивления может быть различным на отдельных участках трубопровода. В результате получается более высокое качество прогрева, сам саморегулирующийся кабель прослужит дольше, и нет необходимости в установке терморегуляторов.
Резистивный кабель такими способностями не обладает, но отличается по сравнению с саморегулирующимися системами более умеренной ценой. При монтаже кабеля этого типа понадобится установить набор температурных датчиков и терморегуляторов, чтобы обеспечить изменение режима работы системы при перемене погоды.
Резистивный кабель стоит меньше, чем саморегулирующиеся аналоги. Если выбран этот вариант, необходимо тщательно рассчитать подходящую удельную мощность, чтобы предотвратить перегрев
Если этим требованием пренебречь, возрастает риск перегрева кабеля и его поломки. Зональный кабель также не имеет способности регулировать сопротивление, но эта система генерирует нагрев не по всей длине, а только на отдельных участках. Такой кабель можно разрезать на отдельные фрагменты, что удобно при монтаже трубопроводов сложной конфигурации.
Он также широко применяется при монтаже металлической канализации или для обогрева емкостей. Стоит отметить, что обогрев конструкций, заглубленных в грунт – не единственная сфера использования греющего кабеля. Его также используют для обогрева труб, проложенных на поверхности или в помещениях, которые не отапливаются.
Иногда кабель используют только для отдельных участков трубопровода, например, частей, выходящих на поверхность. Системы, которые монтируют внутри трубы, используют относительно редко. Чаще всего они применяются, если трубопровод уже уложен в грунт, и монтаж наружного кабеля потребовал бы объемных земляных работ.
Так установка внутреннего кабеля обойдется значительно дешевле. Но такие кабели обычно рекомендуется применять только внутри труб малого диаметра, поскольку мощность у них невелика.
Она варьируется в пределах 9-13 Вт/м, чего для больших канализационных труб, как правило, недостаточно. Длина такого кабеля, по понятным причинам, должна быть равна протяженности трубы. Внутренний греющий кабель изготавливают только саморегулирующегося типа.
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:
Эта оболочка химически инертна к агрессивной среде и не разлагается внутри водопровода.
- бронированный, защитный экран или оплетка
- 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.
Разновидности нагревательного кабеля
Все нагревательные системы подразделяются на 2 большие категории: резистивные и саморегулируемые. Каждый вид имеет свою область применения.
Предположим, резистивные хороши для обогрева коротких отрезков труб небольшого сечения – до 40 мм, а для протяженных участков водопровода лучше использовать саморегулируемый кабель (по-другому – саморегулирующийся, «самрег»).
Тип #1 – резистивный
Принцип действия кабеля прост: по одной или двум жилам, находящимся в изоляционной обмотке, проходит ток, нагревающий его. Максимальная сила тока и большое сопротивление в сумме дают высокий коэффициент тепловыделения.
В продаже имеются куски резистивного кабеля определенной длины, имеющие постоянное сопротивление. В процессе функционирования они отдают одинаковое количество тепла по всей протяженности.
Одножильный кабель, как можно судить по названию, имеет одну жилу, двойную изоляцию и внешнюю защиту. Единственная жила выполняет функцию нагревательного элемента
При монтаже системы необходимо помнить, что одножильный кабель подключается с обоих концов, как на следующей схеме:
Схематически подключение одножильного вида напоминает петлю: сначала он подсоединяется к источнику энергии, потом протягивается (наматывается) по всей длине трубы и возвращается назад
Замкнутые отопительные контуры чаще применяют для обогрева кровельной водосточной системы или для устройства «теплого пола», но вариант, применимый к водопроводу, тоже существует.
Особенностью монтажа одножильного кабеля на водопроводную трубу является укладка его с двух сторон. При этом используется только внешний тип подключения
Для внутреннего монтажа одна жила не подходит, так как укладка «петли» займет много внутреннего пространства, к тому же случайное пересечение проводов чревато перегревом.
Двухжильный кабель отличается разделением функций жил: одна отвечает за нагревание, вторая – за подачу энергии.
Отличается и схема подключения. В «петлеобразном» монтаже необходимость отпадает: в результате кабель присоединяется одним концом к источнику питания, второй протягивается вдоль трубы
Двухжильные резистивные кабели используются для водопроводных систем так же активно, как и самреги. Их можно монтировать внутрь труб, используя тройники и уплотнители.
Главный плюс резистивного кабеля – невысокая стоимость. Многие отмечают надежность, длительный срок службы (до 10-15 лет), простоту монтажа.
Но есть и недостатки:
- высокая вероятность перегрева в местах пересечения или близкого расположения двух кабелей;
- фиксированная длина – нельзя ни увеличивать, ни укорачивать;
- невозможность замены перегоревшего участка – менять придется полностью;
- отсутствие регулировки мощности – она всегда одинаковая по всей длине.
Чтобы не тратиться на постоянное подключение кабеля (что нецелесообразно), устанавливают термостат с датчиками. Как только температура опускается до + 2-3°С, он в автоматическом режиме запускает нагрев, при повышении температуры до + 6-7°С энергия отключается.
Тип #2 – саморегулируемый
Этот тип кабеля является универсальным и может использоваться для различного применения: обогрева кровельных элементов и систем подачи воды, канализационных магистралей и емкостей с жидкостью.
Его особенность – самостоятельная регулировка мощности и интенсивности подачи тепла. Как только температура опускается ниже контрольной точки (предположим, +3°С), кабель начинает нагреваться без постороннего участия.
Схема саморегулирующего кабеля. Главное отличие от резистивного аналога – проводящая нагревательная матрица, которая отвечает за регулировку температуры нагревания. Изоляционные слои не отличаются
В основе принципа работы самрега лежит свойство проводника уменьшать/увеличивать силу тока в зависимости от сопротивления. При увеличении сопротивления сила тока уменьшается, что ведет за собой и уменьшение мощности.
Что происходит с кабелем в момент охлаждения? Сопротивление падает – сила тока увеличивается – начинается процесс нагревания.
Преимущество саморегулируемых моделей состоит в «зональности» работы. Кабель сам распределяет свою «рабочую силу»: тщательно прогревает остывающие участки и поддерживает оптимальную температуру там, где сильный нагрев не нужен.
Саморегулирующий кабель работает постоянно, и это приветствуется в холодное время года. Однако во время оттепели или весной, когда прекращаются заморозки, держать его включенным нерационально (+)
Чтобы полностью автоматизировать процесс включения/выключения кабеля, можно оборудовать систему термостатом, который “привязан” к уличной температуре.
Виды греющего кабеля
Нагревательные кабели делятся на саморегулирующиеся и резистивные, в зависимости от того, с какой схемой тепловыделения мы имеем дело.
Рассмотрим особенности каждого вида:
- Резистивные обогревательные кабели:
- Подразделяются на зональные и линейные. Когда ток проходит по нагревательным жилам, линейные модели выделяют тепло.
- Они могут быть одножильными и двужильными, то есть иметь в составе несколько жил спиральной или линейной формы.
- Следует отметить, что резистивные кабели запрещено резать, чтобы получить необходимую длину.
- Саморегулирующиеся нагревательные кабели:
- По своей конструкции схожи с резистивными, отличие заключается в отсутствии изолирующего покрытия.
- Тепловыделение на различных участках кабеля может изменяться, поскольку при повышении температуры сопротивление полимера возрастает, снижая тепловыделение. Это и есть эффект саморегулирования, который исключает возможность перегорания или перегрева системы.
- Данный вид кабелей, в отличие от резистивных, можно резать на части длиной от 20-ти см до нескольких метров.
Принцип действия саморегулирующегося кабеля
Кабельный обогрев водопроводных труб
Как правило, наружная прокладка труб водопровода и канализации выполняется под землёй на глубине большей, чем отметка промерзания почвы в конкретном регионе. Однако в некоторых случаях не получается проложить трубы на нужной глубине (по причине высокого УГВ или прохождения других подземных коммуникаций). В такой ситуации трубопровод необходимо тщательно утеплить. Однако одного утепления недостаточно, поэтому обустраивается система обогрева труб. Для этого рядом с трубой прокладывается греющий кабель, который не даст транспортируемой жидкости замерзать в зимний период.
