10 глупых ошибок при монтаже греющего кабеля для обогрева труб.
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.
Виды кабеля и как он работает
Наибольшее распространение получили греющие кабеля двух видов:
- резистивные
- саморегулирующиеся
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.
Ошибка №1
Без регулятора использовать резистивный кабель нельзя!
Иначе он банально может расплавить и прожечь трубу.
Саморегулирующийся кабель — принцип работы
У саморегулирующегося, замкнутого контура или петли нет.
Ошибка №2
Жилы замыкать между собой в конце кабеля не нужно!
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.
Ошибка №3
При этом не заблуждайтесь, когда на улице достаточно теплая погода, самостоятельно он полностью не отключается.
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.
Пищевой и не пищевой — 3 отличия
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.
Ошибка №4
Не угадаете с размером, и такой кабель реально может уменьшить напор воды.
При этом не забывайте про концевую муфту, которая имеет сечение в 1,5-2 раза большее, чем сам провод.
Второе отличие – обязательное наличие экрана. У наружных его может и не быть.
Ну и третье, самое главное – материал внешней изоляции.
Вот, например, пищевой вариант.
Снаружи мы имеем:
- фторполимерную оболочку
Эта оболочка химически инертна к агрессивной среде и не разлагается внутри водопровода.
Далее идут:
- бронированный, защитный экран или оплетка
Ошибка №5
Без такого заземляющего экрана кабель внутри трубы использовать нельзя.
- слой изоляции
- две медные жилы с полимером между ними
У не пищевой модели оболочка состоит из полиолефина устойчивого к ультрафиолету.
Какой кабель выбрать?
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.
Для такой трубы достаточно кабеля мощностью 16Вт/м. Для труб большего размера от 50 до 110мм, выбирайте мощность 24Вт/м.
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.
Труба замерзла — причина
Все греющие кабеля нормально работают только при соответствии напряжения номинальным значениям, прописанным в паспорте изделия. Если у вас дома проблемы с напругой, и она редко когда поднимается выше 180-190В, то не удивляйтесь, что выбранной мощности может не хватить, и в один прекрасный день труба все же перемерзнет.
А почему иногда умирает сам кабель? Самореги боятся частых включений выключений. Обычно у них конечное число таких коммутаций.
Также они выходят из строя из-за неправильного подключения к питающему кабелю 220В. Некачественная концевая заделка и попадание влаги во внутрь оболочки, еще одна причина.
Для герметичного ввода пищевого кабеля внутрь трубы применяют сальники. При их выборе обращайте внимание на форму кабеля. Они бывают круглыми или плоскими.
Под определенную марку используют свой сальник. Неправильно подберете, получите течь.
Как проложить греющий кабель снаружи трубы
Для монтажа по наружной стороне вам понадобятся:
- сам кабель
- алюминиевый скотч
Это должен быть скотч с хорошим металлизированным покрытием. Дешевая лавсановая пленка с металлизированным напылением не подойдет.
- нейлоновые стяжки
- теплоизоляция
Чтобы тепло распределялось равномерно по всей длине, обмотайте фольгированным скотчем утепляемый участок.
Ошибка №6
При этом нет нужды обматывать всю трубу целиком.
Допустим, у вас труба сотка или больше. Приклеиваете вдоль нее одну полосу скотча и все. Не обязательно расходовать материал на всю поверхность.
Ошибка №7
Стальные и медные трубы вообще обматывать скотчем не требуется.
В равной степени это относится и к металлическим гофрированным. На них будет достаточно только верхнего слоя.
Далее необходимо закрепить кабель.
Ошибка №8
Чаще всего это делают тем же самым алюминиевым скотчем.
Однако это чревато тем, что провод в конце концов “оттопыривается” и начинает отходить от стенки, что уменьшает теплопередачу в разы.
Чтобы этого не происходило, воспользуйтесь нейлоновыми стяжками. Расстояние между стяжками – 15-20см.
Сам кабель можно укладывать как ровной полоской, так и кольцами вокруг. Первый вариант считается более рациональным для канализации и труб небольшого диаметра.
При этом прокладка внахлест спиралью обойдется вам в копеечку. Но зачастую только такой способ позволяет нормально прогреть трубу большого сечения в сильные морозы.
Ошибка №9
При укладке кабеля по прямой линии располагать его нужно не сверху или сбоку, а снизу трубы.
Чем теплее вода, тем меньше ее плотность, а значит нагреваясь она будет подниматься вверх. При неправильном монтаже низ трубы может оказаться холодным, а это чревато промерзанием, особенно в системах канализации.
В них вода течет понизу. Кроме того, такие трубы никогда не бывают полными.
Поверх кабеля приклеивается еще один слой фольгированного скотча.
После чего на весь этот “пирог” (труба-скотч-кабель-стяжка-скотч) надевается теплоизоляция в виде вспененного полиэтилена.
Ее использование обязательно. Она удерживает все тепло внутри и сокращает расход эл.энергии.
Теплоизоляционный шов заделывается армирующим скотчем.
Иначе максимальной герметичности не добиться. Если у вас готовый комплект с вилкой на конце кабеля, то в принципе на этом весь монтаж окончен. Подключаете кабель в розетку и забываете, что такое перемерзание труб, раз и навсегда.
Монтаж на трубе с вентилем
А если у вас более сложный случай? Например, на участке водопровода присутствуют крепежные элементы и вентили?
Здесь есть определенные нюансы. Для начала подготавливаете саму трубу, наклеивая ленту.
В крепежных точках хомуты придется временно убрать.
При этом сам провод должен проходить через нижнюю точку крепления хомута.
А что делать с краном?
Ошибка №10
Если кабель здесь пустить в натяжку по прямой или даже по спирали, то при необходимости замены вентиля, сделать это без разрезания кабеля уже не получится.
Поэтому должен быть сделан запас в виде петли.
После этого просто складываете данную петлю вокруг вентиля и стягиваете ее стяжкой.
Поверх всего натягивается теплоизоляция.
Монтаж греющего кабеля внутри водопровода
Давайте теперь рассмотрим процесс монтажа внутри трубы. В каком случае приходится выбирать именно этот вариант?
Например, когда вы купили дом с уже готовым водопроводом, проложенным не по правилам или с недостаточным количеством теплоизоляции.
Или вам нужно переделать дачный домик для круглогодичного проживания, а доступ к возможным местам промерзания трубы затруднен.
Дабы не раскапывать землю и не ломать конструкции, сквозь которые проходит водопровод, единственным выходом остается “запихнуть” греющий кабель во внутрь. Как это делается?
Для такой работы вам понадобится специальный сальник и тройник. Подбирайте его исходя из размеров своей трубы.
Лучше всего не использовать тройник под прямым углом в 90 градусов.
Такой угол считается экстремальным для греющих кабелей и сокращает их срок службы.
Комплект сальника заводите сквозь кабель, после чего начинаете проталкивать провод в трубу.
Перепроверьте, чтобы конец был надежно замуфтован, дабы не повредить жилы при прохождении поворотов.
Самое важное в этой работе – аккуратность. Небольшая вмятина или царапина от заусенца на тройнике могут повредить внешнюю оболочку.
А это обязательно рано или поздно приведет к выходу из строя обогрева.
Как только кабель достиг конца трубки вкручиваете сальник в тройник и затягиваете его.
Если у вас не хватает места для монтажа распредкоробки, в которой будет происходить подключение проводов, можете ее разместить прямо на самой трубе через Г-образный уголок.
Профессионалы, прежде чем подавать напряжение, обязательно проверяют изоляцию кабеля мегометром.
Ну и конечно же подключение в щитовой должно выполняться через УЗО или дифф.автомат.
Вы же не хотите, чтобы вас или ваших детей ударило током в ванной в самый неподходящий момент.
Статьи по теме
Монтаж греющего кабеля
В этой статье мы наглядно покажем, как заделать саморегулируемый кабель самостоятельно.
Заделка греющего (саморегулируемого) кабеля
Что потребуется для успешной заделки кабеля:
а) Инструменты:
б) Комплект муфт для заделки кабеля:
Примечание: на фотографии гильзы обжимные идут с защитным слоем (красные), но в нашей статье мы покажем как заделать простые металлические муфты.
в) Греющий кабель
Муфтация тупого конца кабеля:
1. Снимаем первый слой изоляции:
2. Снимаем защитный экран и укорачиваем один конец (замыкать кабель в цепь КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩЕНО)
3. Готовим два слоя для заделки:
4. Нагреваем и заделываем первый слой:
5. Надеваем второй слой:
6. Нагреваем и заделываем второй слой:
Муфтация сетевого конца кабеля:
1. Снимаем первый слой изоляции:
2. Скручиваем из оплётки провод для заземления, одновременно срезая лишнюю часть оплётки:
3. Снимаем второй слой изоляции:
4. Если имеется дополнительный защитный слой перед нагревательной матрицей, то удаляем и его:
5. Удаляем нагревательную матрицу, высвобождая жилы:
6. Скручиваем жилы, надеваем и зажимаем гильзы:
7. Надеваем защитные муфты и оппаиваем гильзы с помощью горелки:
8. Подготавливаем сетевой провод и муфты:
Примечание: провод заземления обычно имеет желто-зелёный цвет.
9. Вставляем провода в гильзы, зажимаем гильзы, надеваем защитные муфты и оппаиваем гильзы:
10. Подготавливаем два слоя для заделки:
11. Надеваем, нагреваем и заделываем первый слой:
12. Надеваем, нагреваем и заделываем второй слой:
13. Если электрический кабель обжался муфтами не плотно, то следует дообжать второй слой:
Кабель готов к эксплуатации:
Как подключить греющий кабель, не имея комплекта (с помощью изоленты)?
Способов подключения саморегулирующихся нагревательных кабелей много. Мы рекомендуем производить подключение с помощью специального комплекта клеевых термоусадочных трубок, которые позволяют сделать надежное, прочное и полностью герметичное соединение. Но может быть ситуация, когда срочно нужно установить греющий кабель на водопроводную трубу, а под рукой есть только изолента и старый нож, и никаких тебе термоусадочных трубок. Или же просто нужно сделать времянку. Ниже приведен пример подключения саморегулирующегося нагревательного кабеля с помощью одной изоленты. Такой вид подключения допустим, если:
- мощность и длина кабеля небольшая, и следственно через соединение будет идти небольшой ток. Например, номинальная мощность 10 Вт/м, длина до 40 метров.
- это греющий кабель не для установки на кровлю или в водостоки.
- место соединения будет в сухости.
Рассмотрим подключение на примере саморега Lavita GWS10-2 без оплетки: Вначале посмотрим, как разделать кабель. Должно получиться вот так: Разрезаем внешнюю изоляцию строительным ножом: Снимаем внешнюю изоляцию: В этой марке кабеля уже под ней находится саморегулирующаяся матрица: Срезаем матрицу с боков, чтобы оголить токопроводящие жилы: «Отковыриваем» кончик проводящей жилы, чтобы вынуть за него всю жилу: Вынимаем. Делать это плоскогубцами удобнее: Готово, нагревательный кабель в разделанном виде: Готовим провод питания для саморегулирующегося кабеля: Скручиваем жилы греющего кабеля и кабеля питания. Хорошо бы подтянуть поплотнее плоскогубцами. А ещё лучше запаять (соединения скруткой официально запрещены): Изолируем: Подключаем вторую жилу: Изолируем вторую жилу: Изолируем все соединение саморегулирующегося кабеля и кабеля питания: В общем все, как если бы просто соединяли два провода: Только еще второй конец нагревательного кабеля заизолировать нужно: Между двумя токопроводящими жилами НЕ должно быть контакта. В общем, изолируем и все: Подключаем вилку: Всё, готово! Дальше идем крепить греющий кабель на трубу:
Запись опубликована автором Алексей Малушкин в рубрике Все записи, Ответы на вопросы. Добавьте в закладки постоянную ссылку.Как подключить саморегулирующийся греющий кабель. Заделка концевых частей.
В прошлой статье мы описывали, как подключить саморегулирующийся греющий кабель к питанию, теперь переходим к разделке его концевой части.
Заделка концевых частей саморегулирующегося греющего кабеля
Для этого: срезаем ножом внешнюю изоляцию кабеля и оголяем оплетку на расстоянии 4-6 см. Оплетку можно скрутить в жгут или срезать, так как она нам больше не нужна.
С торца кабеля необходимо сделать вырез в полупроводниковой матрице кабеля — это нужно для предотвращения нагрева края кабеля. Если выреза не сделать, то край кабеля будет нагреваться, что может привести к потере герметичности наружной изоляции.
Затем одеваем на кабель термоусаживаемую трубку, но не до края, а оставляя «пустой» край трубки свисать на 1,5-2 см.
Равномерно нагреваем термотрубку зажигалкой до плотного обжима кабеля, а потом обжимаем с небольшим усилием пустой край трубки щипцами.
Кабель готов к эксплуатации.
Как удлинить саморегулирующийся греющий кабель
Так как напряжение питания саморегулирующегося кабеля не зависит от его длины, то этот кабель можно удлинить без потери его эффективности, то есть температура нагрева по всей длине кабеля будет одинакова.
Не сложно удлинить и подключить саморегулирующийся греющий кабель, выполняя вышеописанные приемы работ. Сначала нужно снять изоляцию, оголить оплетку и очистить провода от матрицы:
Одеваем термотрубку на кабель и сдвигаем ее в сторону. Вставляем оголенные провода в соединительные гильзы с термоусаживаемой трубкой и обжимаем их щипцами или плоскогубцами:
Соединяем скруткой оплетку двух кабелей, сдвигаем соединительную гильзу и обжимаем ее щипцами. Сдвигаем термотрубку на место стыка и прогреваем ее источником тепла (фен, зажигалка или спички):
Все, кабель состыкован.
Сохранить
Как утеплить водопровод с помощью греющего кабеля | Полезные статьи
Использование греющего кабеля для утепления водопровода помогает избежать замерзания воды в трубах. Это наиболее полезно для инженерных коммуникаций, которые прокладываются вне дома (например, для подведения воды из скважины или от основного здания к хозяйственным пристройкам). Впрочем, греющие кабели используются не только в частных и загородных коттеджах, но и в коммунальных хозяйствах.
Виды греющего кабеля
Сами кабели существуют двух видов – резистивный и саморегулирующийся.
Резистивные кабели состоят из одной либо нескольких греющих жил с изоляцией из кремнийорганической резины. Они имеют равномерную мощность и обеспечивают одинаковую по всей длине температуру нагрева. Также их температура не зависит от внешних климатических факторов.
Саморегулирующиеся кабели конструктивно схожи с резистивными, однако дополняются полимерной и полупроводниковой матрицами. Чем выше температура окружающей среды – тем сильнее сопротивление этих матриц. Как следствие, при высокой внешней температуре кабель греет слабо – и потому защищён от перегрева и перегорания.
Резистивные кабели рекомендуется использовать для регионов с холодными зимами. Саморегулирующиеся – с умеренными, а также для регионов, в которых зима бывает то тёплой, то холодной (причём в течение недели – как это бывает на юге).
Как выполняется монтаж греющего кабеля для водопровода
Существует три способа монтажа греющего кабеля. Снаружи он может прокладываться параллельно водопроводной трубе в один или несколько рядов – либо по спирали. Кроме того, греющий кабель также может монтироваться внутри трубы.
Монтаж параллельными линиями подразумевает, что вдоль трубы протягивается один или несколько рядов греющего кабеля.
Такое решение оптимально для водопроводных коммуникаций небольшого диаметра или находящихся на большой глубине (более средней глубины промерзания). Кроме того, оно подходит для использования в регионах с умеренным или тёплым климатом.
Монтаж спиралью подразумевает, что греющий кабель наматывается на трубу спиралевидными витками.
Такое решение позволяет глубоко прогреть водопровод, благодаря чему может использоваться для труб диаметром большого диаметра.
Линии греющего кабеля фиксируются на трубах с использованием липкой ленты, причём рекомендуется применять алюминиевый скотч, поскольку он обладает хорошей теплопроводностью.
После размещения греющего кабеля трубу нужно обязательно изолировать термоизоляционной скорлупой. Без неё никакого эффекта не будет – тепло начнёт рассеиваться в окружающее пространство.
Как подключить греющий кабель для водопровода
Подключение греющего кабеля необходимо осуществлять через терморегулятор. Это специальное реле, которое автоматически включает нагрев при достижении водой пониженного значения температуры и выключает – при достижении допустимой температуры.
Терморегулятор оснащается термодатчиком. Этот сенсор размещается либо внутри трубы, либо рядом с ней. Главное – он не должен располагаться близко к греющему кабелю, так как повышение температуры может привести к неправильным показаниям датчика.
Если греющий кабель расположен снаружи трубы, то и термодатчик также размещается снаружи – но в отдалении от непосредственно греющего кабеля. Если греющий кабель находится внутри трубы – то и термодатчик размещается внутри, выше по течению.
Сам терморегулятор размещается в помещении. Желательно настроить его следующим образом:
- Включение обогрева при температуре +3 градуса;
- Выключение обогрева при температуре +13 градусов.
Однако если вода берётся из скважины, то выключение можно установить на +5 градусах. Это обусловлено тем, что даже летом жидкость не будет иметь температуры в +10…+13 градусов.
Как выбрать греющий кабель для водопровода
Оптимальным решением является подбор мощности кабеля с использованием таблицы теплопотерь трубы. Для этого потребуются следующие входные данные:
- Диаметр трубы, мм;
- Разница между температурой текущей по трубе воды и среднеминимальной зимней уличной температурой;
- Толщина теплоизоляции.
Воспользовавшись таблицей теплопотерь, можно получить значение теплопотерь на 1 погонный метр трубы. Затем, воспользовавшись специальными формулами, можно получить и длину кабеля исходя из мощности, и мощность кабеля исходя из длины.
В качестве пример рассмотрим вариант подбора греющего кабеля для водопропровода со следующими данными:
Длина трубы — 15 метров.
Диаметр трубы – 32 мм
Толщина теплоизоляции – 30 мм
Минимальная температура воздуха — -35°C
Температура воды в трубе — +5°C
Также для применения таблицы нам необходимо знать разницу температур, в данном случае она составляет 40 °C. Исходя из выше перечисленных данных находим в таблице значение теплопотерь на погонный метр трубы (см.таблица 2), которое составляет 10,4 Вт/м.
Нашим требованиям будет соответствовать кабель мощностью не менее 11 Вт, например резистивный кабель SPYHEAT ПОТОК SHFD-13.
Для того чтобы выполнить расчет длины кабеля необходимо воспользоваться следующей формулой формул для расчета длины кабеля:
Lкабеля = 1,3×Lmp×Qудельн / Pудельн
где:
Lтр — длина обогреваемого участка трубы, м;
Qудельн – значение теплопотерь трубы, Вт/м. В нашем случае это значение равно 10,4 Вт/м;
Рудельн — удельная мощность кабеля (соответствует номинальной), например у выбранного кабеля SPYHEAT ПОТОК SHFD-13 это значение равно 13 Вт/м.
Пример расчета:
Lкабеля =1,3×15×10,4/13 ≈ 15,6 м
Так как резистивный кабель поставляется определенными «кусками», то подбираем ближайший по длине — 16 м (SHFD-13-200).
В регионах с очень низкими температурами рекомендуется наматывать кабель на трубу (шаг витка 5см). При этом кабель достигает длины примерно в 1,7 раз больше длины магистрали. Т.е. в этом случае длина кабеля будет составлять:
Lкабеля =1,3×15×10,4/25×1,7 ≈ 26,52м.
Т.е. нам понадобится кабель длиной 27 метров — SHFD-13-350.
Чем еще можно утеплить обогреваемую греющим кабелем трубу в быту?
При устройстве обогрева труб для утепления трубы с греющим кабелем существуют специальные утепляющие материалы для труб: скорлупы из вспененного полиуретана, шубы из вспененного полиэтилена.
Если по какой-либо причине Вы не можете или не хотите их применять, то для утепления обогреваемых труб также подходит любой рулонный утеплитель, который возможно остался у Вас от строительства.
Это может быть рулонный изофол, пенофол и т.д:
Это могут быть всевозможные вспененные подложки под ламинат:
Использование рулонного утеплителя обойдется дешевле на погонный метр обогреваемой трубы, но монтаж на трубу с кабелем будет значительно более трудоемкий.
Стоит учитывать воздействие солнечного света, если обогреваемая труба проходит по улице, то есть теплоизоляция должна иметь устойчивость к ультрафиолету.
И немаловажный фактор, который стоит учитывать, если труба, которую будете обогревать и утеплять, будет на виду: это эстетический вид. Заводские скорлупы и шубы для утепления труб смотрятся более аккуратно, чем намотанный рулонный утеплитель.
Намотку стоит делать в несколько слоев, чтобы добиться общей толщины более 20 мм. Чем толще, тем лучше.
Если сделать тоненькую теплоизоляцию — тепло будет убегать на обогрев ненужного пространства, и саморегулирующийся кабель будет потреблять больше, чем в случае с хорошей теплоизоляцией.
Греющий кабель как теплый пол
Система отопления «теплый пол» давно доказала свою эффективность и комфорт, поэтому широко применяется во всем мире. Принципиальным является вопрос, какой источник энергии используется для получения тепла? Пока существует современная разница в ценах на энергоносители, человеку дешевле сжигать твердое топливо или углеводороды, нагревать полученным теплом воду, а потом уже прокачивать ее по трубам теплого пола. Но гораздо удобнее использовать греющий кабель как теплый пол, а не сложную систему трубопроводов, коллекторных узлов и насосов. Доминирование углеводородов на энергетическом рынке не будет вечным, и более удобная для передачи и применения электрическая энергия неизбежно будет применяться для отопления все шире.
Греющий кабель как теплый полТеоретический ликбез кабельного обогрева
Как известно из школьного курса физики, электрический ток — это не что иное, как направленное движение заряженных частиц под воздействием электрического поля. Если какое-либо вещество имеет такие свободные заряженные частицы, которые смогут двигаться, то его называют проводником, а если нет, то диэлектриком. Те вещества, которые могут менять количество частиц в зависимости от каких-то внешних факторов называют полупроводниками. В привычных металлах заряд переносят электроны, в электролитах – катионы и анионы, а в газах электроны и ионы.
Любой проводник не пропускает поток заряженных частиц беспрепятственно, а оказывает ему определенное сопротивление, которое физически объясняется тем, что частицы сталкиваются с атомами проводника, «расшатывают» их, теряя свою энергию, и в результате энергия электрического тока частично преобразуется во внутреннюю энергию проводника, что выражается в его нагреве.
Способность проводника сопротивляться протеканию электрического тока совершенно логично назвали сопротивлением.
В основе греющих кабелей лежит свойство проводников, имеющих сопротивление, нагреваться при протекании электрического токаКак видно из формулы, сопротивление зависит от удельного сопротивления, которое относится к справочным данным (оно неизменно для конкретного материала), длины проводника и площади его поперечного сечения. Удельные сопротивления различных проводников можно посмотреть в таблице.
Удельное сопротивление основных проводниковОчевидно, что для передачи электрической энергии нужно применять материалы, имеющие наименьшее удельное сопротивление — тогда и процент потерь будет низок. Это алюминий, медь и сталь большого сечения для изготовления кабелей, проводов, линий электропередач. В электронике применяются: серебро, золото, олово, платина.
Если проводники будут использоваться для нагрева, то вредные для передачи потери энергии свойства оказываются очень полезными для получения тепла, поэтому и выбираются материалы с большим удельным сопротивлением: вольфрам, нихром, оцинкованная сталь, различные сплавы, которые производитель нагревателей может держать в секрете.
Для оценки количества тепловой энергии, которую может выделить проводник при протекании через него электрического тока, применяется закон Джоуля — Ленца, открытый еще в XIX веке.
Закон Джоуля — ЛенцаСогласно этому закону, количество теплоты Q равно работе A, и оно напрямую зависит от квадрата силы тока – I, сопротивления – R, и промежутка времени Δt.
Из приведенной схемы видно, что в замкнутой цепи течет ток, измеряемый амперметром, причем он будет одинаков на каждом ее участке. В резервуаре с водой находится нагревательный элемент R, сопротивление которого больше других проводников настолько, что ими просто можно пренебречь. Согласно закона Джоуля — Ленца, на сопротивлении R, будет выделяться определенное количество теплоты, она начнет подогревать воду в резервуаре, тогда как на других участках цепи тепло не выделится. Реостатом можно изменять ток в цепи, соответственно будет меняться количество выделенного тепла.
Схема опыта, подтверждающего действие закона Джоуля — ЛенцаИменно действие этого закона мы видим на примере электрочайников, утюгов, бойлеров, где сопротивление их термоэлектрических нагревателей – ТЭН, гораздо больше, чем электропроводки. Поэтому и тепла они выделяют больше. Греющий кабель представляет собой тот же ТЭН, только имеющий большую длину, поэтому выделение тепла происходит не локально, а по всей длине кабеля. Выделенное кабелем тепло передается на строительные конструкции, в том числе на покрытие пола. Греющие кабеля могут прокладываться в материале стяжки, в плиточном клее, в специальных сборках из металла. Подводящие силовые кабеля, имеющие низкое сопротивление, называют «холодными» или монтажными концами.
Классификация нагревательных кабелей
Казалось бы, чего проще? Надо взять материал, имеющий высокое удельное сопротивление, сделать из него кабель, подсчитать выделяемое им тепло и все готово. Но на деле это все далеко не так, нагревающие кабеля должны отвечать набору определенных требований, о которых будет рассказано ниже.
В кабельных системах обогрева (КСО) могут применяться совершенно разные по конструкции, применяемым материалам, удельной мощности кабеля, в зависимости от назначения:
- Отопление помещения. Прежде всего, используется система «теплый пол», но еще применяют и теплые стены и даже теплый потолок. Обычно электрические теплые полы делают для комфорта или дополнительного отопления в довесок основной системе. В качестве основного источника тепла их применение не рекомендуется из-за нерентабельности и в большинстве случаев недопустимо, так как никакая электроснабжающая организация не выдаст разрешения на выделенную мощность.
- Обогрев кровли и водостоков эффективнее всего при помощи нагревательных кабелей, так как они спасают от дорогостоящего ремонта крыши, а также исключают травматизм от падающих сосулек.
- Обогрев крыльца, лестниц, пандусов, въезда в гараж, пространства под воротами въезда на территорию дома. В зимнее время выгоды от комфорта и безопасности при применении КСО в этих местах ощутимы.
- Обогрев трубопроводов в частных домах. Трубы всегда необходимо прокладывать ниже глубины промерзания грунта, но бывает, что в местах выхода, прохода через фундамент, даже теплоизоляция не помогает уберечь трубы от промерзания. Нагревательные кабели – лучшее спасение.
Резистивный греющий кабель
В самом названии этого вида кабеля имеется в виду, что он представляет собой резистивную нагрузку — своего рода вытянутый проводник, имеющий постоянное сопротивление, которое больше, чем сопротивление «холодных кабелей»: силовых и монтажных. Нагрев происходит проводящими медными или из специального сплава, нагревательными жилами, заключенными в изоляцию. Поверх изоляции обязательно применен экран из медной оплетки или фольгированной оболочки вместе с дренажной жилой.
Экран выполняет очень важные функции:
- Экран уменьшает электромагнитное излучение, которое свойственно любым проводникам с током, особенно переменным.
- Экран подключен к заземлению (проводнику PE), которое является частью системы уравнивания потенциалов (СУП). Если произойдет пробой изоляции, то токи утечки замкнутся на экран, и уйдут в землю, что защитит человека от поражения электрическим током. Дополнительно это вызовет срабатывание автоматических выключателей и устройств защитного отключения (УЗО).
Резистивные кабели по своему исполнению бывают:
Строение резистивных греющих кабелей- Одножильный резистивный кабель – для нагревания используется одна токопроводящая жила. Это самый недорогой вид греющих кабелей требует тщательной укладки, так как начало и конец этого кабеля должны сходится в одной точке и подключаться к специальным регулирующим устройствам – термостатам.
- Двухжильный нагревательный кабель в центральной части имеет две жилы, заключенные в экран. При этом либо обе жилы могут быть нагревательными, либо одна жила нагревательная, а другая питающая или как ее называют – возвратная. На конце секции двухжильного кабеля есть специальная концевая муфта, соединяющая две нагревательные жилы и изолирующая кабель. Преимущества двухжильного кабеля очевидны — для его укладки его просто надо уложить по схеме змейкой, без надобности возвращать назад к термостату. Уровень электромагнитного излучения у двухжильного кабеля гораздо меньше, чем одножильного, так как в греющих жилах токи текут встречно. Очевидно, что такие кабели дороже.
Резистивные кабели продаются готовыми секциями, имеющими фиксированную длину, которую категорически нельзя изменять. Почему? Дело в том, что важнейшей характеристикой любого греющего кабеля является удельная мощность, выделяемая одним погонным метром кабеля. Она должна быть в диапазоне 10—20 Вт/м и ни в коем случае не больше, так как это приведет к перегреву кабеля и выходу его из строя. Например, при укорачивании резистивного кабеля вдвое, сопротивление уменьшается наполовину, что по закону Джоуля-Ленца ведет к двукратному росту количества теплоты, а на это не рассчитан материал кабеля.
Комплект резистивного кабеля фиксированной длины вместе с монтажным комплектомДлину секции подбирают исходя из расчетов. Производители выпускают комплекты с длиной секции от 10 до 110 метров, так что подобрать требуемый кабель с нужной удельной мощностью всегда возможно. Существуют резистивные кабели на катушках, с которых можно отрезать любую длину, но это прерогатива специалистов способных делать нужные расчеты.
Преимущества резистивного греющего кабеля:
- Разумная стоимость.
- Постоянство характеристик.
- Отсутствие пусковых токов не требует применения специальных автоматических выключателей типа C.
Недостатками резистивного кабеля являются:
- При неграмотном монтаже есть опасность локального перегрева, что приведет к выходу из строя кабеля.
- Невозможность уменьшать длину греющего кабеля без изменения характеристик.
- Кабелю нужно обеспечить нужные параметры теплоотдачи.
Резистивный зональный (секционный) кабель
Эволюцией развития резистивных греющих кабелей стало изобретение зонального (секционного) кабеля, в котором по центру проходят два проводника низкого сопротивления, заключенных в изоляцию. Поверх проводников намотана спираль из проволоки с высоким сопротивлением. Через определенный промежуток (обычно 1 метр) эта проволока подключается попеременно к одному, а затем к другому центральному проводнику. Очевидно, что в этом случае каждый участок (зона) будет представлять собой независимый от других нагревательный элемент, подобно параллельному подключению резисторов.
Схема зонального резистивного греющего кабеляПреимущества зонального кабеля:
- Одинаковая удельная мощность кабеля по всей длине.
- Стабильность характеристик.
- При запуске не потребляет большие токи.
Недостатки зонального резистивного кабеля:
- Опасность локального перегрева.
- Необходимость обеспечения теплоотдачи.
- Более высокая цена по сравнению с обычными резистивными кабелями.
Нагревательные маты
Для облегчения процесса укладки теплого пола, производителя делают специальные нагревательные маты, где кабель с требуемым шагом прикреплен к полимерной сетке. Такие маты очень удобно укладывать на ровное основание перед укладкой керамической плитки. Их можно монтировать прямо в слой плиточного клея, в этом их главное преимущество. Правда, надо внимательно следить, чтобы не оставалось воздушных полостей, которые вызовут локальный перегрев.
Нагревательные маты на полимерной сетке облегчают процесс укладкиВ помещениях со сложной геометрией могут возникнуть сложности при укладке матов. В этом их главный недостаток.
Цены на различные виды нагревательных матов
Нагревательный мат
Саморегулирующийся нагревательный кабель
Флагманом среди всех греющих кабелей является саморегулирующийся нагревательный кабель, который может изменять температуру нагрева, а, значит, и тепловыделение в зависимости от окружающей температуры.
Между двумя проводниками запрессована специальная полимерная матрица со свойствами полупроводника. При понижении температуры матрица сжимается, но в ней образуется множество теплопроводящих путей с высоким сопротивлением. Протекающий ток вызывает нагрев матрицы и кабеля. При повышении температуры происходит расширение полимера и уменьшение количества путей протекания тока и, в конце концов, наступает такой момент, когда токи становятся ничтожно малы, что приводит к прекращению нагрева кабеля. Каждый участок кабеля работает автономно.
Саморегулирующийся кабель сам «выбирает» где и как нагреватьПоверх полупроводникового полимера существует слой термостойкой изоляции, затем медный или стальной экран и еще один слой изоляции. Каждый кабель имеет свою зависимость погонной (удельной) мощности от температуры и подбирается исходя из условий эксплуатации и назначением.
Зависимость погонной мощности различных саморегулирующихся кабелей от температурыПреимущества саморегулирующихся кабелей:
- Экономия электроэнергии, которая происходит за счет нагрева только недостаточно теплых участков.
- Независимость удельной мощности от длины кабеля.
- Этот кабель «прощает» ошибки монтажа. Даже перехлест кабеля не приведет к его перегреву и выходу из строя.
Недостатки саморегулирующихся кабелей:
- Эти кабели имеют высокие стартовые токи, особенно если есть длинные холодные участки. Это обязывает ставить защитные автоматы класса C, позволяющие десятикратные скачки тока в сравнении с номинальным.
- Полимерная полупроводниковая матрица имеет ограниченный срок службы.
- Высокая цена на такие кабели часто делает их применение сомнительной выгодой.
Греющий кабель как теплый пол
При планировании обустройства электрического теплого пола в помещениях вначале нужно определиться, какую функцию он будет выполнять.
Греющий кабель для теплых полов прямого действия
Теплые полы прямого действия обычно располагаются в тонком слое стяжки непосредственно перед напольным покрытием, например, в слое плиточного клея. Главной задачей таких полов является быстрый прогрев поверхности пола до комфортной температуры 24—27 °C. Для этих целей идеально подходят маты с тонким кабелем, а также резистивный одножильный или двухжильный греющий кабель. Нужные характеристики можно посмотреть в таблице.
Таблица подбора необходимого греющего кабеляТребуемая устанавливаемая мощность достигается шагом укладки кабеля, чтобы на одном квадратном метре было уложено столько кабеля, которое обеспечит необходимую мощность. В зависимости от площади помещения вычисляется общая длина нагревательного кабеля. Методика расчетов теплого пола приведена в отдельной статье по этой теме.
В теплых полах прямого действия теплоизоляция может не использоваться, или быть минимальной толщины, так как задачей их является нагрев поверхности, а не основное отопление. При нагреве деревянных полов применяется утеплитель между лагами, а также специальная металлическая сетка, распределяющая тепло и экран из фольги, отражающий тепло в сторону покрытия пола.
Схема обогрева деревянных половГреющий кабель для термоаккумулирующих теплых полов
Аккумулирующие теплые полы требуют обязательной теплоизоляции, так как они обогревают бетонную стяжку значительной толщины: от 5 до 15 см, которая будет накапливать тепло. Такие полы лучше подогревать во время сниженных тарифов на электроэнергию, а в другое время тепло будет постепенно отдаваться в помещение. Толстый слой утеплителя значительно снизит утечку тепла вниз.
Такие полы лучше делать в тех помещениях, где будут уложены покрытия с высоким термическим сопротивлением: паркетная доска, ламинат, ковролин. Тогда и передача тепла будет происходить очень мягко, что только повысит комфорт. Такая система обогрева пола может выступить уже в качестве основного отопления.
Нагревательный кабель заложен в массивную стяжкуКабель теплого пола укладывается в среднем слое стяжки, для более равномерного распределения тепловой энергии. Из таблицы видно, что кабель для такой системы должен применяться с более высокой удельной мощностью в сочетании с металлической сеткой, которая поможет распределять тепло и будет армирующим элементом стяжки. Учитывая, что кабель будет спрятан в толстом слое стяжки, которая обеспечит теплоотвод, лучше всего для аккумулирующих теплых полов применять двухжильный резистивный кабель с удельной мощностью 20 Вт/м. Также может применяться и саморегулирующийся кабель, но его цена в 3—5 раз выше резистивного.
Применение таких систем обогрева ограничено по двум причинам:
- Стоимость обогрева электрической энергией пока высока по сравнению с газовым отоплением.
- Выделенной на квартиру или дом мощности может просто не хватить для нагрева аккумулирующих теплых полов.
Общие требования к греющим кабелям теплого пола
Временные технические требования от 2003 года регламентируют порядок применения греющих кабелей. Их этого объемного документа сделаем самые важные выдержки.
- Для личного пользования рекомендуется применять КСО только для комфорта и дополнения к основной системе отопления.
- В теплых полах прямого действия и для подогрева полов из дерева кабель не должен иметь номинальную мощность больше 2 киловатт.
- В термоаккумулирующих полах и при подогреве наружных лестниц и пандусов максимальная номинальная мощность кабеля – 4 киловатта.
- Должно соблюдаться железное правило: одно помещение – один кабель. Исключением являются помещения свыше 25 кв. м.
- Греющий кабель не должен переходить в другие помещения.
- Нагревательный кабель не должен прокладываться под стационарно стоящей мебелью.
- В комплекте к греющим кабелям всегда идут монтажные планки и другие аксессуары. Именно их и надо использовать, никакая самодеятельность не приветствуется.
- Кабель должен укладываться в форме змейки и при этом должны соблюдаться правила:
- Касания, пересечения, закручивание и образование петель на кабеле не допускается.
- От границ зоны укладки до краев кабеля должно быть расстояние, которое не меньше шага укладки.
- От металлических конструкций и элементов проводки кабель должен иметь дистанцию не менее 50 мм, от деревянных конструкций – 30 мм, а от элементов других систем отопления – не менее 500 мм.
- Шаг укладки всегда должен быть более 6 — 10 наружных диаметров.
- Расстояние между участками уложенного кабеля должно быть большим или равным шагу укладки.
- Вся горячая часть кабеля должна находиться в однородном материале.
- Для кабеля внутри стяжки шаг не более 20 см, а в полах прямого действия – 10 см.
- Все кабели должны подключаться через терморегулятор, имеющий температурный датчик. Прямое подключение к сети допускается только в исключительных случаях для саморегулирующихся кабелей.
- Терморегулятор должен располагаться на расстоянии 0,5—1,5 метра над уровнем пола.
- Датчик температуры пола должен располагаться на расстоянии не менее 0,5 метра от стен, подключаться только медным проводом, помещенным в гофрированную пластмассовую или металлическую трубку.
- Все соединения греющего и питающих кабелей должны происходить на терморегуляторах, в распределительных коробках и электрощитах при помощи клемм. Никакие скрутки недопустимы.
- Силовые кабели должны быть защищены автоматическими выключателями соответствующих номиналов, а для защиты людей обязательно применение УЗО с дифференциальным током срабатывания не более 30 мА.
- Монтаж КСО должен вести только квалифицированный персонал, имеющий соответствующий допуск.
Цены на греющий кабель и комплектующие
Греющий кабель и комплектующие
Заключение
- Греющий кабель рекомендовано использовать для теплых полов. Наиболее предпочтительным способом применения является система прямого нагрева или «тонкий пол».
- Среди всего разнообразия греющих кабелей лучше всего по соотношению цена — качество использовать двухжильный резистивный кабель.
- Выбор нужного кабеля с требуемой удельной мощностью, его длину и шаг укладки получают в результате расчетов.
- Изменять длину секции резистивного кабеля (кроме зонального) недопустимо.