Виды кабелей для обогрева

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

Нагревательный провод: разновидности, области применения, способы монтажа

Наша сегодняшняя тема — электронагревательные провода. Мы выясним, какие разновидности греющего кабеля можно встретить в продаже, где применяются системы кабельного обогрева и как они монтируются. Приступим.

• Принцип действия
• Разновидности
  • Одножильный резистивный
  • Двухжильный резистивный
  • Зональный
  • Саморегулирующийся
• Применение
• Монтаж
• Заключение

Принцип действия

Как известно, при протекании электрического тока через проводник с ненулевым сопротивлением выделяется тепло. Его количество пропорционально сопротивлению проводника и квадрату величины тока.

Полное количество теплоты может быть рассчитано по формуле Джоуля-Ленца Q= I 2 *R*t, в которой:

• Q — искомое количество теплоты в джоулях;
• I — ток в проводнике в амперах;
• R — полное сопротивление проводника в омах;
• t — время измерений в секундах.

Практическое следствие: чтобы уменьшить выделение тепла на проводнике, нужно минимизировать текущий через него ток. Сделать это без потери мощности можно, увеличив напряжение. Именно поэтому все ЛЭП — высоковольтные.

Однако проводник, разогревающийся при протекании тока, может быть использован и как источник тепла. По этому принципу работают все приборы прямого нагрева: электроплиты, обогреватели, бойлеры и т.д.

Греющий кабель — частный случай такого прибора. Его особенность — нагрев до сравнительно невысоких температур (обычно в пределах 40°С).

Впрочем, как мы увидим позже, из этого правила есть исключения.

Грубый расчет температуры нагрева проводников может быть выполнен по формуле Q=c*m*(t2-t1), где:

• Q — выделяющаяся на проводнике за единицу времени теплота (она рассчитывается по приведенной выше формуле Джоуля-Ленца);
• с — удельная теплоемкость материала проводника (для меди при комнатной температуре она равна 380 Дж/(кг*С));
• m — масса проводника в килограммах;
• t2 — искомая температура после протекания тока;
• t1 — начальная температура проводника.

Обратите внимание: схема расчета не учитывает излучаемого проводником при нагреве и рассеиваемого за счет конвекции тепла. Реальная температура будет ниже расчетной, причем разница будет расти по мере нагрева и увеличения тепловыделения провода.

Давайте выполним расчет для следующих условий: медный провод с сопротивлением 10 Ом и массой 0,5 кг нагревается текущим через него током в 10 А в течение 20 секунд. Температура в помещении равна +20 градусам.

Подставляем все величины в формулу:10 2 *10*20=380*0,5(t2-20). Решив несложное уравнение, мы получим 85 градусов по шкале Цельсия.

Разновидности

Какие виды греющих проводов предлагает современный рынок?

Прикрепленное видео расскажет вам больше о том, как устроен и где применяется провод нагревательный саморегулирующийся.

Одножильный резистивный

Самый простой конструктивно и самый дешевый греющий кабель — одножильный резистивный. Он представляет собой обычный провод в изоляции с единственной токоведущей жилой.

Это решение имеет несколько специфических особенностей, делающих его применение в бытовых целях довольно неудобным:

• Кабель должен образовывать замкнутый контур, поскольку оба его конца должны подключаться к питанию;

• Он всегда работает на номинальной мощности. Уменьшить тепловыделение можно лишь снижением напряжения питания;
• Перехлест провода приводит к его перегреву (поскольку выделяющееся в одной точке количество тепла удваивается), что часто становится причиной разрушения изоляции и короткого замыкания;
• Кабель нельзя резать. Уменьшение длины проводника при неизменном напряжении питания приведет к уменьшению его полного сопротивления и пропорциональному росту текущего через него тока. Поскольку тепловыделение пропорционально квадрату тока, перегрев укороченного кабеля гарантирован.

Давайте познакомимся с парой образцов одножильных кабелей:

Любопытно: резистивные низкотемпературные кабели нередко снабжаются экранирующей оплеткой, предназначенной для защиты электроники от наведенных токов. Однако у автора есть серьезные сомнения в пользе от экранирования: каких-либо помех и сбоев в работе вычислительной техники и радио он не наблюдал даже в непосредственной близости от системы кабельного обогрева без оплетки.

Двухжильный резистивный

Его единственное отличие от изученного нами выше решения — вторая токоведущая жила, позволяющая подключать снабженный концевой муфтой кабель к питанию одной стороной. Все остальные особенности — те же: неизменная длина секции, перегрев при перехлесте и постоянная мощность.

Зональный

Зональный кабель представляет собой эволюционное развитие резистивного. В нем две токоведущих жилы с низким сопротивлением соединяются друг с другом проводниками, выполняющими роль нагревательных элементов.

Такая конструкция дает возможность нарезать кабель отрезками произвольной длины: при этом будет меняться потребляемая мощность, а вот температура нагрева останется неизменной, поскольку длина каждого отдельного нагревательного элемента не меняется.

Саморегулирующийся

Все проблемы резистивного кабеля успешно и очень остроумно решены в так называемом саморегулирующемся.

Между двумя обладающими низким сопротивлением медными жилами размещена полупроводящая матрица из полимера-диэлектрика с высоким коэффициентом линейного расширения при нагреве. В полимер добавляется мелкодисперсный проводящий материал (например, графитовая пыль).

• Автоматическую регулировку температуры. При охлаждении среды полимерная матрица уменьшается в размерах, и частицы проводника образуют больше токоведущих цепей. Это приводит к увеличению потребляемой мощности и к росту тепловыделения;

• Независимость терморегуляции для разных участков кабеля. При разнице в температуре между участками количество токоведущих цепей в них будет разным;
• Безопасность эксплуатации. Перехлест кабеля больше не приводит к его перегреву: при росте температуры мощность, потребляемая матрицей в области перехлеста, упадет до минимума;
• Экономичность. Кабель снижает энергопотребление в теплую погоду;
• Возможность нарезки провода отрезками произвольной длины. При этом опять-таки будет меняться полная мощность секции, но не ее нагрев.

Любопытно: саморегулирующийся кабель существует как в высоковольтной версии, с питанием от 220 вольт, так и в низковольтном исполнении. 12-вольтовый кабель остается безопасным даже при повреждении изоляции и применяется, в частности, для обогрева аквариумов и инкубаторов.

Применение

Где применяются кабельные системы обогрева?

Вот наиболее типичные области их бытового применения:

• Электрические теплые полы с укладкой кабеля в стяжку или под кафель, в слой плиточного клея;

• Защита открытых площадок (спортивных, детских, парковок для автомобилей и т.д.) от образования ледяного и снежного наката;
• Системы обогрева кровель и водостоков. Они предотвращают замерзание желобов в межсезонье и скопление на крыше опасного количества снега;

• Обогрев водопроводов и канализации при их открытой прокладке или укладке в грунт выше уровня промерзания;
• Обогрев емкостей (накопительных баков для воды, септиков и т.д.).

Любопытно: у автора этой статьи саморегулирующийся кабель отвечает за обогрев проложенной по фасаду дома канализации мансардного этажа и открыто установленного под крыльцом отстойника септика. Система обогрева показала свою эффективность в редкие для Крыма заморозки: даже при -20°С канализация продолжала функционировать.

Монтаж

Теперь пришло время ответить на несколько вопросов, так или иначе связанных с монтажом нагревательного провода своими руками:

1. Какой должна быть удельная мощность греющего кабеля при монтаже электрического теплого пола?

При качественном утеплении помещения — 150 ватт на квадратный метр поверхности. Для неутепленных помещений она может быть увеличена до 200-250 ватт.

Стоит уточнить: фактическое среднее энергопотребление благодаря работе терморегулятора будет как минимум вдвое меньше номинального. Резерв мощности нужен лишь для быстрого разогрева пола.

1. Какова максимальная нагрузка на один терморегулятор для кабельного теплого пола?

В отсутствие других указаний производителя терморегулятора — 3600 ватт. При большей мощности теплого пола собирается несколько контуров с независимой регулировкой температуры.

1. Какой мощности кабель брать для обогрева трубопроводов?

Инструкция зависит от диаметра трубы:

• Для водопровода достаточно 10 ватт на метр;
• Для канализации диаметром 50 мм — 16 ватт;
• Для 110-миллиметровой канализации — 30 Вт/м.

1. Как подключить саморегулирующийся кабель для напряжения 220 вольт к питанию?

Обычным многопроволочным проводом с двумя или тремя (в случае наличия экранирующей оплетки) жилами и вилкой. Соединение жил выполняется медными гильзами под обжимку. Изоляция соединений обеспечивается термоусадочной трубкой; ей же изолируется конец греющего кабеля.

1. Можно ли прокладывать греющий кабель внутри водопровода или канализации?

В водопроводных трубах — можно. Для ввода кабеля используется фитинг с сальниковым уплотнителем.

В канализационных — нельзя.

Причин тому несколько:

• Кабель будет собирать мусор (волосы, бумагу и т.д.) и способствовать засорам канализации;
• Он с большой вероятностью будет намотан на трос или проволоку и поврежден при прочистке засора;
• Агрессивные бытовые стоки за 2-3 года разъедают термоусадку и приводят к выходу нагревательной секции из строя.

Однако: участок кабеля с цельной заводской оболочкой можно укладывать в отстойник или фильтрующий колодец септика. У автора кабельный обогрев отстойника организован именно так: несколько витков саморегулирующегося кабеля уложены на дно емкости, при этом соединение с холодным концом и концевая муфта находятся за ее пределами.

1. Как крепить греющий кабель на водопроводные или канализационные трубы?

Он укладывается под теплоизоляцию и приклеивается алюминиевым скотчем. Отражающая поверхность алюминиевой ленты уменьшает потери тепла за счет излучения и способствует нагреву трубы.

При открытой (без изоляции) прокладке канализации кабель стоит дополнительно зафиксировать полиэтиленовыми стяжками. Алюминиевый скотч непрочен и легко рвется, а оболочка саморегулирующегося кабеля достаточно жесткая и упругая.

Наконец, при обогреве водопровода кабель можно просто намотать на него спиралью.

Заключение

Надеемся, что нам удалось ответить на все вопросы читателя. Успехов!

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

Какой кабель выбрать для укладки теплого пола

Содержание

Содержание

Одножильные и двухжильные кабели для монтажа теплого пола практически одинаково выглядят и генерируют тепло. Однако у этих похожих систем обогрева имеются существенные отличия, влияющие на монтаж и эксплуатационные характеристики теплых полов. При выборе кабеля для самостоятельной укладки потребуется учесть эту разницу.

Функциональные отличия одно- и двухжильных кабелей

В качестве нагревательного элемента в 2 случаях выступает только одна жила. Второй провод у двухжильной модификации выполняет токоподводящую функцию. Принципиальная разница между этими системами обогрева заключается в способе подключения и монтажа. Однако вместе с технологией укладки требуется учитывать и другие факторы.

Особенности одножильного кабеля

Теплые полы этого вида создают вокруг себя достаточно мощное электромагнитное поле, которое при перманентном воздействии негативно влияет на здоровье людей. Экранизирующая часть оболочки лишь частично поглощает электромагнитные волны. Поэтому для жилых помещений такой способ обогрева нежелателен. Оптимальная область применения одножильного кабеля — производственные объекты.

В жилых помещениях одножильные кабели целесообразно использовать для отопления тех мест, где люди проводят мало времени. В основном это прихожие, лоджии или балконы с подогревом. В частных домах их нередко используют для борьбы с обледенением ступеней и отопления подсобных помещений.

Особенности двухжильного кабеля

После появления этой системы отопления была устранена проблема вредного воздействия электромагнитных волн. Обе жилы нагревательного элемента создают магнитные поля, но они взаимно гасят друг друга. Благодаря этой особенности электромагнитный фон в помещениях близок к естественному. Двухжильные кабели можно смело применять в жилых и офисных помещениях — они не причинят вреда здоровью.

Мощностные характеристики этого типа систем обогрева лучше, чем у одножильного кабеля. Однако в этом случае нужно учитывать, что и суммарная толщина у стандартного двужильного кабеля больше. Значит, при его укладке увеличивается подъем пола. В некоторых случаях из-за этой особенности приходится выбирать одножильный кабель.

Отдельного внимания заслуживают двухжильные саморегулирующиеся кабели. Они изменяют интенсивность нагрева, скорость которого зависит от окружающей температуры в комнате. Такие теплые полы очень удобны для использования в помещениях с большой площадью. Они способы изменять интенсивность нагрева на разных участках, что позволяет равномерно распределять тепло по всей площади комнаты.

Маркировка кабелей

Иногда в процессе выбора помогает сориентироваться маркировка, нанесенная на оболочку кабеля. Она позволяет проверить характеристики, предоставленные продавцом. Система кодов стандартизирована и применяется разными производителями. Серия позволяет определить вид кабеля:

• одножильные — ISM или ISK;
• двухжильные — IP;
• саморегулирующиеся — IL.

В маркировке имеется информация о максимальной рабочей температуре, нагревающей оплетке и суммарном сечении жил. Двухжильные кабели делятся на следующие модификации:

• IPS — жилы с суммарным сечением 3 мм способны выдерживать температуру до 425 °C, их оплетка изолирована слюдой и стеклофиброй, имеют наружный кожух из алюминия;
• IPH — расчетный максимум температуры около 285 °C, жилы имеют диаметр до 2,5 мм и изолированы стеклофиброй и слюдой, в качестве внешней оболочки используются фторполимеры;
• IPMM — суммарное сечение охваченных оплеткой жил составляет 2,5 мм, рабочая температура находится в пределах 200 °C;
• IPL — нагревающая оплетка охватывает каждую из жил, имеющих суммарное сечение 1,5 мм, рабочая температура до 200 °C.

Саморегулирующие кабели тоже имеют разные значения максимальной температуры, а также отличаются сечением:

• ILS — 200 °C (до 12,5 мм в высоту);
• ILH — 150 °C (до 12,5 мм в высоту);
• ILM — 100 °C (до 15,6 мм в высоту);
• ILL — 85°C (до 10,5 мм в высоту).

Изолирующая оболочка кабелей может быть изготовлена из разных материалов и маркируется следующим образом:

• С — термопластичная;
• CF — фторполимерная;
• СТ — термостойкая.

Наличие буквы S показывает дополнительное использование силиконовой оболочки.

Нюансы укладки

Во время выбора системы обогрева принципиальное значение имеет технология монтажа, которая напрямую зависит от количества жил в кабеле. У систем много общего:

• оба вида теплого пола нужно заливать стяжкой или полностью покрывать клеем для плитки;
• одножильный и двухжильный кабель можно подключить к системе «Умный дом».

Однако имеется и немало отличий в технологии укладки. Их нужно учитывать в первую очередь.

Особенности укладки одножильного кабеля

Монтаж одножильного кабеля сложнее укладки двухжильного. Для выполнения работ лучше нанимать специалистов с опытом. Ведь оба конца кабеля нужно точно вывести к месту их подключения к терморегулятору. Для этого необходим точный расчет и твердая рука при укладке. При самостоятельном монтаже неопытные мастера часто допускают ошибки, которые впоследствии негативно влияют на работу системы обогрева и могут стать причиной ее преждевременной поломки.

Особенности укладки двухжильного кабеля

При укладке нагревательных элементов этого вида не требуется почти ювелирная точность. Ведь к терморегулятору подключается только один конец. То есть в этом случае цепь замыкать не нужно. Монтаж двухжильного теплого пола не такой трудоемкий и сложный, поэтому при наличии базовых навыков укладку можно выполнить своими силами.

Какой кабель можно укладывать без стяжки

Один из основных недостатков кабельных теплых полов — необходимость заливки стяжки. Эта процедура усложняет укладку:

• затягивает время выполнения работ;
• требует дополнительных расходов;
• увеличивает нагрузку на основание пола.

Монолитная стяжка делает невозможным ремонт кабельных теплых полов. Поэтому производители давно работали над созданием кабельной системы отопления, которую можно монтировать без стяжки. Она должна стать дополнением пленочных полов. На текущий момент они готовы предложить разные решения проблемы.

Кабельные маты

Стандартные кабельные маты при укладке тоже требуют заливки стяжки или, как минимум, использования клеевого раствора при укладке плитки. Однако в дополнение к ним были созданы тонкие маты, которые можно укладывать сразу под напольное покрытие. Они имеют теплоизолирующий слой и амортизирующую подложку под ламинат или паркет.

Также были разработаны маты, которые подходят для сухого монтажа с линолеумом, ковролином, ПВХ–плиткой. Все греющие маты этого вида объединяет один признак — при их комплектации нагревательными элементами производители используют в основном ультратонкие одножильные кабели.

Сегодня производят коврики для сухого монтажа, которые можно соединять друг с другом при помощи встроенных разъемов. Такие маты позволяют собрать по принципу пазлов систему для обогрева помещений с большой площадью. Для монтажа достаточно подобрать коврики с максимально приближенными размерами.

Кабели

Монтаж теплого пола на сухую можно выполнить и без готовых матов. Для этой процедуры снова понадобятся ультратонкие одножильные кабели. Их нужно использовать вместе с дополнительными элементами:

• разъемы с классом защиты IP X7;
• подкладка из полиэстера;
• полипропиленовый коврик;
• алюминиевая фольга;
• верхний защитный коврик с резиновым покрытием.

Получившийся в результате монтаже многослойный пирог — увеличенная копия нагревательных матов для сухого монтажа. Раздельный способ укладки кабельной системы отопления экономичнее использования готовых ковриков.

Жесткое основание для теплого пола

Функцию стяжки могут выполнять специальные панели с желобами для укладки кабеля. Они специально разработаны для сухого монтажа теплого пола. Конструкция таких панелей обеспечивает необходимую жесткость при монтаже ламината и паркетной доски.

Дополнительные элементы для монтажа теплого пола

Процедура выбора теплого пола не ограничивается поиском нагревательных элементов. В систему обогрева также входят:

• терморегулятор;
• монтажные ленты;
• зажимные гильзы;
• термоусадочная трубка;
• концевые муфты;
• гофрированная труба;
• провода для подключения к сети.

Они необходимы для комплектации, как одножильного, так и двухжильного теплого пола. В продаже нередко встречаются готовые комплекты, но чаще теплые полы и вспомогательные элементы продают отдельно. Поэтому этот момент тоже нужно учитывать при выборе системы и приобрести максимально подходящие комплектующие.

Так что же выбрать?

Как показал этот материал, у каждого из кабелей есть свои плюсы и минусы. Преимуществ больше у двухжильных кабелей. Они практичнее и не требуют привлечения специалистов для укладки. Однако у одножильных теплых полов тоже есть немаловажный плюс — возможность монтажа на сухую. Чтобы упростить процедуру выбора, рекомендуем воспользоваться сравнительной таблицей.

Характеристики

Одножильный кабель

Двухжильный кабель

Двухжильные кабели оптимально подходят для жилых и офисных помещений, заставленных мебелью (в этом случае лучше отдать предпочтение теплым полам с функцией саморегулирования).

Возможность укладки на сухую некоторых видов одножильных кабелей следует использовать с осторожностью. Если необходим монтаж без заливки стяжки, целесообразно рассмотреть вариант укладки ИК–пленки. Одножильный кабель рекомендуется использовать для технических нужд — обогрева труб, ступеней, систем антиобледенения кровли.

Виды и характеристика нагревательных кабелей для тёплого пола

Существует мнение, что для обеспечения электрического подогрева пола достаточно просто разместить на нём греющий кабель. Мнение правильное, но в таком случае обязательно нужно учитывать разновидности этого устройства. Кроме того, иногда гораздо проще и выгодней разместить просто согревающий мат. Однако кабель для тёплого пола — наиболее частое решение этой проблемы.

Виды нагревательных проводов

Чтобы правильно обустроить тёплый пол, необходимо правильно оценить дом, в котором он будет прокладываться, рассчитать финансы, а также разобраться в видах нагревательных проводов, которые могли бы обеспечить напольному покрытию необходимую температуру. Существует несколько их разновидностей, основные — это нагревательный кабель для тёплого пола резистивного типа и саморегулирующиеся греющие провода. Эти два основных вида отличаются друг от друга характеристиками и принципом действия.

Резистивная разновидность

Греющий элемент резистивного кабеля отличается тем, что температура, которую он создает внутри себя, на каждом его участке одинаковая. Она равномерно располагается по всему кабелю и обеспечивает стабильную подачу тепла на напольное покрытие. К сожалению, это не всегда бывает кстати, особенно если на напольном покрытии располагается мебель, состоящая из материалов, на которые тепло влияет негативно.

В этом видео вы узнаете о монтаже теплого пола:

Резистивный греющий кабель для пола может быть одножильный и двужильный. Состав первого типа при монтировании под пол предполагает замыкание второго окончания провода к терморегулятору, то есть под монтировщиком требуется замкнуть электрическую цепь. Двужильный провод для теплого пола не предполагает такого обязательного условия. Его достаточно одним концом подсоединить к терморегулятору, что особенно бывает кстати при больших площадях или сложной планировке жилья.

Резистивный кабель отличается равномерной теплоотдачей на каждом своём участке. В этом свойстве есть положительные качества, но именно оно вызывает способность провоцировать перегрев в каком-либо отдельном месте. К примеру, часть напольного покрытия находится под мебелью. В процессе разогрева происходит теплообмен между напольным покрытием и материалом, из которого мебель произведена.

Нельзя сказать, что это является пожароопасной ситуацией, однако чрезмерный и долгий нагрев может привести к порче имущества и выходу из строя самого кабеля. Поэтому на стадии проекта при планировании расположения греющего элемента необходимо учесть, что в местах размещения мебели нужно уменьшить количество греющего провода или не проводить его в тех участках вовсе. Это позволит избежать в дальнейшем перестановки мебели и негативных последствий.

Перед установкой теплого пола нужно продумать несколько нюансов, например, где будет стоять мебель

Одножильный провод

Кабель такого типа в момент установки предполагает, что оба его конца сходятся в месте замыкания электроцепи. Характерная черта этой конструкции заключается в том, что она имеет два конца, которые не предполагают нагревания, и подключается к регулятору температуры. Одножильный кабель обладает следующими положительными чертами:

• максимальная температура подогрева в несколько раз выше, чем у двухжильной разновидности;
• небольшое потребление электричества;
• экономичность при покупке.

Выбирая для теплого пола какой-либо нагревательный момент, необходимо учитывать, что одножильный тип греющего канала рекомендуется выбирать для общественных комнат или нежилых построек. В условиях жилого дома для такого вида подогрева пола подходят санузел, кухня и прихожая. Общую схему установки можно представить следующим образом:

• ненагреваемый кабель сначала подключают к регулятору температуры;
• основную длину провода располагают под полом в виде «змейки»;
• второй оставшийся ненагреваемый конец протягивают в начальное соединение и также присоединяет к терморегулятору.

Двухжильный греющий канал

Этот тип нагревательного канала не предполагает перевод обратно к началу второго конца кабеля. Замыкание электросети получается благодаря специальной муфте, которая предварительно монтируется на один из концов провода. Достоинства этой системы заключаются в следующем:

• провода легко укладывать, они не требуют возврата второго конца;
• есть возможность проложить теплоканал самой разной сложности;
• коммутация к терморегулятору происходит с одной стороны;
• напряжение, проходящее через провод, не влияет на электромагнитные импульсы.

Благодаря достоинствам двухжильные провода рекомендуется выбирать для нагревающей системы пола в жилых комнатах.

Сравнение типов нагревателей

Оба типа резистивного кабеля включают в себя нагревательную жилу, которая защищена оболочкой. В качестве изоляции может использоваться проволока или фольга. Разница этих кабелей состоит лишь в том, что первый имеет одну нагревательную жилу, а второй — две. Главное отличие проводов заключается в материале, из которого они произведены.

Не забываем просчитать длину кабеля

Как правило, в качестве материала используют латунь, нихром и медь. Каждый из этих металлов отличается разными свойствами и имеет неодинаковые показатели электрического сопротивления.

Определяясь, какой лучше подобрать кабель, стоит учитывать не только уровень его электрического сопротивления, но и такие параметры, как общая длина и рекомендованная дистанция между греющими элементами провода. Эти данные позволят обеспечить максимально подходящий подогрев пола.

Допустимую дистанцию между греющими элементами определяет и указывает на коробке с продукцией изготовитель. Самодеятельность в этом вопросе в лучшем случае может привести в негодность всю напольную систему. Как правило, изготовители регламентируют шаг не выше 12 сантиметров. Нагревательные провода продаются определенной длины, что предполагает грамотное проведение расчётов. На стадии монтирования добавить или убрать какую-либо часть будет уже нельзя.

Ещё один значимый параметр, требующий особенного внимания при выборе кабеля, — количество греющих жил.

Саморегулирующаяся система

Лучшими техническими параметрами обладает саморегулирующийся провод. Его состав и способ действия совершенно непохожи на принцип действия описанных выше кабелей. Этот провод имеет в своём составе две токопроводящие жилы, которые контактируют с матрицей, выполненной из специального полимерного материала. За счёт этого полупроводникового устройства происходит регулировка нагрева. Когда температура повышается, проводимость полупроводника понижается, за счёт чего сокращается мощность теплоотдачи. С внешней стороны матрица покрыта изолирующими материалами, между ними располагается специальная экранирующая оплётка.

Подобный кабель прослужит вам достаточно, чтобы не задумываться об его ремонте

Для более точного понимания стоит подробнее описать принцип работы такого провода:

1. Когда в комнате понижается температура, в середине кабеля сжимается полимерный материал. Это дает толчок электричеству, проходящему по кабелю, и в итоге повышается теплоотдача.
2. Когда в комнате температура понижается, происходит обратная реакция, которая провоцирует понижение силы тока. В итоге число выделяемого тепла понижается.

Саморегулирующийся нагревательный кабель для пола очень популярен. Это объясняется массой преимуществ такого вида устройства перед аналогами:

• способность самостоятельно изменять силу нагревания, реагируя на уровень комнатной температуры;
• стабильная многослойная защита от механического воздействия;
• уникальность конструкции кабеля дает защиту от перегрева, автоматически продлевая срок работы греющего элемента;
• не предполагает частого ремонта.

Технические параметры электронагревателя дают возможность применять такого рода кабель в разных помещениях без учета особенностей напольного покрытия и областей расположения мебели. Каждый из участков конструкции работает независимо, самостоятельно реагируя на внешнее воздействие и поддерживая указанную пользователем температуру.

Если под воздействием давления, которое могут оказывать бытовые приборы или мебель, температура достигнет максимума, то область перегруженного кабеля отключится самостоятельно. При этом остальные участки контура будут продолжать свою работу.

Когда отключенная область остынет, она снова будет поддерживать необходимую температуру. Саморегулирующиеся провода часто выбирают в жилые помещения, их помещают под ламинат, паркет или плитку.

Альтернативные способы подогрева

Если по каким-либо причинам расположение кабелей невозможно, то дом можно обустроить электрическими матами. Такие нагревательные приборы очень удобны для обустройства тёплых полов, при этом они требуют минимальных финансовых затрат. Если стоимость одного метра саморегулирующегося провода находится в пределах 5-10 долларов, то электрические маты стоят значительно дешевле, а их эффективность не уступает теплокабелю.

На рынке можно встретить карбоновые и кабельные маты. Они отличаются между собой техническими параметрами, способом монтажа, материалом производства и принципом работы. Похожи друг на друга они только внешне. Каждый из матов представляет собой длинную тонкую дорожку, которая легко скручивается в рулончик.

Кабельные маты

Если внимательно рассмотреть, как устроен кабельный мат, то можно понять, что это, по сути, одножильный кабель. Разница заключается только в том, что он закреплен на специальной сетке по типу «змейки». Между каждым витком выдержано необходимое расстояние. Подобного рода нагреватель наилучшим образом подойдёт под плиточные покрытия, поскольку вся его толщина не превышает 3 см.

Такой нагревательный мат помещают на пол. Область под ним должна быть без бугров и мусора. Это требование связано с тем, что фиксация мата происходит через специальную клеевую основу, расположенную с нижней стороны мата. Рулон раскатывают, начиная с регулятора температуры. Когда необходимо повернуть мат, допускается надрезание армирующей сетки, провод при этом ни в коем случае трогать нельзя. Его можно только повернуть под необходимым углом.

После этого монтируют регулятор температуры, прокладывают провода и клеят основу. Затем проводят проверку системы на работоспособность, после чего клеят пленку к полу и покрывают его плиткой или ламинатом.

Карбоновый вариант

Карбоновый мат предполагает наличие стержневых греющих элементов, соединенных между собой по типу верёвочной лестницы. Они имеют специальные покрытия, которые при прохождении по ним электрического напряжения дают возможность выделять инфракрасное излучение, представляющее собой тепловую энергию.

Каждый элемент этой цепи работает самостоятельно и не испытывает влияния других стержней. Несомненное преимущество этой системы в том, что если один из элементов вышел из строя, на работу остальных это не повлияет. Кроме того, такое устройство, как и саморегулирующийся кабель для теплых полов, способно автономно отслеживать внешнюю температуру на обстановку и адекватно реагировать на неё. При этом стоимость таких приборов намного дешевле, а срок службы ничуть не меньше.

Существует много вариантов, позволяющих организовать электрический подогрев напольного покрытия. Разумеется, в каждом случае выбор греющего элемента происходит в индивидуальном режиме с учетом особенностей пола, его внешнего покрытия, сложности установки системы и финансовых возможностей.

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:

Греющий кабель для водостока и крыши: выбор и монтаж в системе антиобледенения

В зимние оттепели и периоды межсезонья работа водосточных систем подвергается риску. В желобах и трубах происходит образование наледи, которая способна быстро нарастать и формировать целые ледяные пробки. Они замедляют работу водосточной системы, а иногда и полностью ее блокируют.

Ко всему прочему намерзший лед увеличивает вес водостоков, приводя к их обрушениям и разрывам. Избежать подобных последствий можно при помощи систем антиобледенения, основным элементом которых является греющий кабель для водостока и кровли.

Содержание

Функции греющего кабеля

Начнем с главных понятий. Что такое греющий кабель? Это проводник тока, способный преобразовывать электрическую энергию в тепловую. Количество выделяемого тепла зависит от силы тока и сопротивления токопроводящего материала. Если вспомнить курс школьной физики, то окажется, что такой способностью обладает любой проводник. Но! Для кабеля электропроводки подобный тепловой эффект является нежелательным, поэтому за счет конструкции его стараются снизить. А для греющего кабеля – наоборот. Чем больше тепла он будет способен преобразовать из электроэнергии, тем лучше.

В системе антиобледенения греющий кабель выполняет важнейшую функцию нагрева элементов водостока и кровли, благодаря чему образование наледи, сосулек и снежных навесов становится невозможным.

• образование сосулек на водостоках и краях кровли;
• закупорку водостоков льдом;
• обрушение или деформацию желобов под весом льда, сосулек и снежных масс;
• разрыв труб под воздействием льда.

Эксплуатационные характеристики греющих кабелей

Электрические кабели для обогрева водоотводов и кровли работают в сложных условиях – под воздействием влаги, отрицательных температур, механических нагрузок. Поэтому необходимо, чтобы кабели обладали следующим набором характеристик:

• герметичностью оболочки и стойкостью к атмосферной влаге;
• стойкостью к УФ-излучению;
• способностью не изменять свои свойства при высоких и низких (отрицательных) температурах;
• высокой механической прочностью, позволяющей противостоять нагрузкам от снега и льда;
• безопасностью, связанной с высокими электроизоляционными свойствами.

Поставляются кабели в бухтах или готовых греющих секциях – отрезанных фрагментах фиксированной длины с муфтой и питающим проводом для подключения к сети.

Секции – более удобный вариант, монтировать который проще. Кабель в бухтах, как правило, применяют для водоотливов и кровель сложной конфигурации, для которых стандартные секции не подходят.

Виды греющих кабелей

Системы антиобледенения способны работать на базе двух типов греющих кабелей: резистивных и саморегулирующихся. Разберем особенности каждого из них.

Тип #1. Резистивные кабели

Самый обычный, традиционный вариант, характеризующийся одинаковой выходной мощностью по всей длине и одинаковым тепловыделением. Для обогрева водостоков применяют резистивные кабели c тепловыделением 15-30 Вт/м и рабочей температурой до 250°С.

Резистивный кабель для обогрева водостоков имеет постоянное сопротивление и нагревается одинаково по всей своей поверхности. Степень нагрева зависит только от силы тока, без оглядки на внешние условия. А эти условия для разных частей кабеля могут отличаться.

Например, один участок провода может находиться под открытым небом, другой – в трубе, третий – скрываться под листвой или под снегом. Чтобы предотвратить появление наледи на каждом из этих участков нужно разное количество тепла. Но резистивный кабель не может самоподстраиваться и изменять степень своего нагрева. Любая его часть будет иметь одинаковую мощность и степень нагрева.

Поэтому часть тепловой энергии кабеля будет расходоваться впустую, на обогрев тех частей трубы и кровли, которые и так находятся в «теплых» условиях. За счет этого потребление электричества резистивным кабелем всегда сравнительно высокое, но частично непродуктивное.

В зависимости от конструкции, резистивные кабели подразделяются на 2 типа: последовательные и зональные.

Последовательные кабели

Строение последовательного кабеля очень простое. Внутри его, по всей длине тянется сплошная токопроводящая жила, покрытая сверху изоляцией. Жила – это медный провод.

Чтобы он не стал причиной негативного электромагнитного излучения, поверх провода размещают экранирующую оплетку. Дополнительно она выполняет роль заземления. Внешний слой резистивного кабеля – это полимерная оболочка, служащая для предотвращения короткого замыкания и защиты от внешних условий.

Особенностью последовательного кабеля является то, что его общее сопротивление равно сумме сопротивлений всех его кусков. Поэтому при изменении длины провода меняется и его тепловая мощность.

Так как процесс теплоотдачи нельзя отрегулировать, требуется постоянный контроль за кабелем, включающий уборку скопившегося мусора. Листва, ветки и другой мусор могут привести к перегреву и перегоранию кабеля. Восстановлению он не подлежит.

Последовательные кабели могут быть одножильными и двужильными. В одножильном проводнике имеется одна жила. В двужильном – две жилы, идущие параллельно и проводящие токи в противоположных направлениях. В результате происходит нивелирование электромагнитного излучения, за счет чего двужильные кабели являются более безопасными.

Последовательные резистивные кабели имеют следующие сильные стороны:

• доступная цена;
• гибкость, дающая возможность размещать кабель на поверхностях различной конфигурации;
• простой монтаж, при котором нет необходимости задействовать «лишние» детали.

К недостаткам относятся стабильное тепловыделение, не зависящее от погодных условий, и выход из строя всего кабеля при самопересечении или перегреве в одной точке.

Зональные кабели

Кроме обычного резистивного кабеля существует его усовершенствованная версия – кабель зональный (параллельный). В его конструкции имеется две параллельно расположенные изолированные токопроводящие жилы. Вокруг них – накрученная спиралью нагревающая проволока с высоким сопротивлением.

Эта спираль (обычно нихромовая) через контактные окна в изоляции замыкается поочередно то к первой, то ко второй жиле. Образуются независимые друг от друга зоны тепловыделения. При перегреве и перегорании кабеля в одной точке выходит из строя только одна зона, остальные продолжают работать.

Так как зональный греющий кабель для кровли и водостоков представляет собой цепочку из независимых тепловыделяющих участков, существует возможность нарезать его на фрагменты непосредственно на месте укладки. При этом длина нарезаемых кусков должна быть кратна величине тепловыделяющей зоны (0,7-2 м).

Преимущества использования зонального кабеля:

• доступная цена;
• независимые зоны тепловыделения, наличие которых позволяют не бояться перегрева;
• несложный монтаж.

Среди недостатков выделяют стабильное тепловыделение (как и у последовательного кабеля) и то, что величина нарезаемых для монтажа кусков зависит от длины обогревающей зоны.

Тип #2. Саморегулирующиеся кабели

Этот тип кабелей обладает большими возможностями в системе обогрева водостоков и кровли.

Его строение более сложное, чем у резистивного аналога. Внутри элемента находятся две токопроводящие жилы (как у двужильного резистивного кабеля), соединенные полупроводниковой прослойкой – матрицей. Далее слои располагаются так: внутренняя фотополимерная изоляция, экранирующая оболочка (фольга или оплетка из проволоки), пластиковая наружная изоляция. Два слоя изоляции (внутри и снаружи) делают кабель устойчивым к ударным нагрузкам и повышают его диэлектрическую прочность.

Основной отличительной деталью саморегулирующегося кабеля является матрица, меняющая свое сопротивление в зависимости от температуры окружающего воздуха. Чем выше температура окружающей среды, тем больше сопротивление матрицы и меньше нагрев самого кабеля. И наоборот. В этом и проявляется эффект саморегуляции.

Кабель автоматически и самостоятельно регулирует потребляемую мощность и степень нагрева. При этом каждый участок кабеля работает автономно и независимо от других участков подбирает под себя степень нагрева.

Кабель с эффектом саморегуляции стоит дороже резистивного в 2-4 раза. Но он имеет и множество преимуществ, наиболее заметные из них такие:

• изменение степени нагрева в зависимости от условий окружающей среды;
• экономичный расход электроэнергии;
• невысокая потребляемая мощность (около 15-20 Вт/м в среднем);
• долговечность, связанная с отсутствием риска перегрева и перегораний;
• несложный монтаж на любой кровле;
• возможность нарезки на подходящие куски (длиной от 20 см) непосредственно на месте укладки.

Кроме высокой цены к недостаткам данного варианта можно отнести долгий нагрев, а также высокую величину стартового тока при низких окружающих температурах.

Конструкция системы антиобледенения

Как уже было отмечено, кабель является главным (греющим) элементом системы антиобледенения водостоков и крыш. Но не единственным. Для сборки полноценно работающей системы применяют следующие компоненты:

• нагревающий кабель;
• подводящий провод, использующийся для подачи напряжения (он не нагревается);
• крепежи;
• соединительные муфты;
• блок питания;
• УЗО;
• терморегулятор.

Продуктивность работы нагревательной системы во многом зависит от терморегулятора. Это устройство позволяет включать и выключать нагревательные секции (кабель), ограничивая их работу в заранее зафиксированном диапазоне погодных условий. Определять их величину терморегулятор может за счет специальных датчиков, которые устанавливаются в местах наибольшего скопления воды.

Обычный терморегулятор характеризуется наличием датчика температуры. Как правило, для небольших систем, применяют двухдиапазонный терморегулятор с возможностью настройки температуры включения и выключения кабеля.

Более эффективно контролирует работу системы специализированный терморегулятор, именуемый метеостанцией. Он содержит несколько датчиков, фиксирующих не только температуру, но и ряд других параметров, влияющих на образование наледи. Например, влажность воздуха, наличие остаточной влаги на трубах и кровле. Метеостанции работают в режиме установленных программ и позволяют экономить до 80% электроэнергии.

Монтаж нагревательного кабеля

Для монтажа системы антиобледенения, греющие кабели прокладывают:

• на краю кровли;
• в ендовах;
• по линии пересечений кровли и смежных стен;
• в горизонтальных желобах;
• в вертикальных водосточных трубах.

Особенности укладки кабеля в этих зонах имеют свои отличия и особенности.

На краю кровли

В этой зоне кабель укладывают змейкой так, чтобы она оказалась выше края наружной стены на 30 см. Высота змейки при таком раскладе оказывается 0,6, 0,9 или 1,2 м.

При монтаже кабеля на металлочерепице, виток провода укладывают в каждой нижней точке волны. Монтаж на металлической фальцевой кровле требует иного подхода. Кабель поднимается по первому шву на нужную высоту, затем спускается к водосточному желобу с другой стороны этого же шва. Проходит по желобу, доходит до следующего шва и повторяет цикл заново.

Если на скатной кровле нет желобов, то на ее грани могут формироваться значительные ледяные наросты и сосульки. Чтобы этого не случилось, кабель укладывают по одной из двух возможных схем: «капающая» петля или «капающая» грань.

Схема «капающей» петли предполагает, что тающая вода будет стекать и капать непосредственно с кабеля. Для этого кабель монтируют змейкой так, чтобы он свисал с края крыши на 5-8 см.

Схему «капающей» грани организовывают по похожему принципу. Только кабель закрепляют на грани кровли (капельнике), прокладывая его традиционно змейкой.

В ендовах и местах пересечения крыши и стены

Наледь легко образуется в ендовах и других местах на стыке скатов кровли. Кабель здесь прокладывают в 2 нити, вдоль стыка, на 2/3 его длины. За счет этого образуется непромерзающий проход, через который могут стекать талые воды.

Похожий метод устройства непромерзающего прохода используется для мест пересечения крыши и стены. Здесь кабель также укладывают в 2 нити на 2/3 высоты ската. Расстояние от кабеля до стены – 5-8 см, а расстояние между его нитями – 10-15 см.

В желобах

В горизонтальном желобе кабель укладывают по всей длине в одну или несколько параллельных нитей. Количество нитей зависит от ширины желоба. Если в лоток шириной до 10 см достаточно положить одну нить кабеля, то в лоток шириной 10-20 – уже две нити. Для более широкого желоба (более 20 см) их количество увеличивают, добавляя по одной нити на каждые следующие 10 см ширины. Укладывают кабель так, чтобы между нитями оставалось пространство 10-15 см.

Для крепления кабеля в желобах применяют монтажную ленту или специальные пластиковые клипсы. Также существует возможность изготовить крепления в нужных количествах самостоятельно – из стальной ленты, которой легко можно придать форму зажима. Зажимы и элементы монтажной ленты закрепляют на стенках желобов саморезами. Образованные в результате отверстия герметизируют силиконовым герметиком. Между элементами крепления соблюдают расстояние 0,3-0,5 м.

В водосточных трубах

Наледь часто формируется в сливных воронках, закрывая путь для стока талой воды с крыши. Поэтому укладка кабеля является здесь обязательной. В трубу с диаметром до 10 см помещают одну нитку кабеля, с диаметром 10-30 см – две нитки. На входе в трубу кабель закрепляют к стенкам при помощи стальных скоб.

В верхней и нижней части трубы необходим усиленный подогрев, который осуществляют путем укладки дополнительных нитей кабеля – в виде «капающей» петли или нескольких спиральных витков.

Если длина трубы превышает 3 метра, для спуска кабеля и его фиксации используют цепь или трос с крепежными элементами. Цепь (трос) подвешивают на ввинченный в деревянные элементы кровли крюк или металлический прут, закрепленный на желобе.

Полезное видео по теме

Основные принципы монтажа греющего кабеля в составе системы антиобледенения затронуты в видео-сюжете:

Получается, что ничего сложного в монтаже греющего кабеля нет. Разобравшись в несложных характеристиках кабелей и нюансах их укладки, можно за короткий срок соорудить надежную систему антиобледенения.

Потребляя совсем немного электроэнергии, эта конструкция поможет вам надолго забыть про сосульки и наледь на водостоках и крыше вашего дома.