Обогрев труб



Материал из ТеплоВики - энциклопедия отоплении

Перейти к: навигация, поиск
Обогрев труб с использованием кабельных систем отопления

Содержание

Общая информация

Кабельные системы для нагрева труб состоят из нагревательных кабелей , терморегуляторов и монтажного оборудования. Терморегуляторы с датчиками температуры гарантируют достижение оптимальных результатов при минимальном потреблении энергии. Кабельные системы для труб могут использоваться для:

  1. Защиты труб от замерзания или поддержания требуемой температуры в трубах.
  2. Разогрева трубопроводов до требуемой температуры. Системы защиты от замерзания устанавливаются на объектах, где необходимо предотвратить замерзание и повреждение льдом водопроводных или канализационных труб. Системы поддержания температуры обеспечивают определенную температуру в трубопроводах с горячей водой или любыми жидкостями. Кабельные системы могут монтироваться внутри водопроводной трубы или на наружной поверхности труб различного назначения, для внутренних и наружных сетей и для трубопроводов, находящихся над землей или под землей.


Преимущества систем подогрева труб:

Нагревательные кабели на трубах

Нагревательные кабели можно устанавливать на трубах, проходящих над и под землей.

Установка кабеля на трубах, проходящих над землей

Наружные трубы над землей особенно подвергаются холоду и, следовательно, им необходима хорошая термоизоляция. Есть несколько способов установки кабеля на поверхность трубы:

  1. Один или более кабелей укладываются по прямой линии вдоль трубы, см. рис. 1+2.
    Рисунки 1 и 2
  2. Кабель укладывается на трубе волнистой линией, см. рис. 3.
    Рисунок 3
  3. Кабель оборачивается спиралью вокруг трубы, см. рис. 4+5.
    Рисунки 4 и 5

Трубы обязательно изолируются пенопластом, минеральной ватой или другими видами изоляции, толщиной от 10 до 150 мм. Изоляция должна быть защищена от проникновения сырости и влаги, которая может её повредить и сделать менее эффективной. Если установки над землей выполняются в специальном коробе, он должен быть прочным, безопасным и содержать предупреждающую надпись, например: "ВНИМАНИЕ: НАПРЯЖЕНИЕ НАГРЕВАТЕЛЬНОГО КАБЕЛЯ 230В". В большинстве случаев мощности кабеля 10 Вт на метр трубы достаточно для защиты от замерзания, если: наружный диаметр трубы не превышает 50 мм, слой изоляции не менее 50 мм, наружная температура не ниже -30°C.

Установка кабеля на наружных трубах под землей

Установка кабеля на наружных трубах

При установке труб с системами защиты от обледенения под землей нет необходимости помещать их так же глубоко на уровень непромерзания грунта, как и трубы без обогрева. Нагревательный кабель устанавливается непосредственно на поверхности трубы и приклеивается алюминиевой лентой, обеспечивающей оптимальный контакт между кабелем и трубой. Все траншеи, в которых установлен электрический кабель, должны быть обозначены. Это можно сделать, уложив в грунт пластиковую ленту (красного, желтого или другого цвета) в области укладки кабеля или на внешней защитной оболочке, в которой он установлен. Лента должна иметь предупреждающую надпись, например: "ВНИМАНИЕ: НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ КАБЕЛЬ 230 В!". Следующие примеры могут помочь в выборе систем защиты от замерзания и продемонстрировать некоторые возможности установки.

Пластиковая труба с нагревательным кабелем, установленная в пластиковой трубе большего размера

Такой метод установки часто используется в работе с подводными трубами. Это может в определенной степени защитить трубы от механических повреждений и способствовать уменьшению охлаждения из;за воды.

Труба с нагревательным кабелем, установленная в бетонном лотке

Установка кабеля на трубу в бетонном лотке

Бетонные лотки защищают трубы и кабели от повреждений и не требуется применять специальные меры по защите кабеля. Бетонные блоки устанавливаются на плотное основание, например, из утрамбованного гравия.

Рекомендуемые нормы относительно минимальной толщины изоляции

Диаметр трубы
мм 15 20 25 32 40 50 65
дюймы 1/2 3/4 1 1 1/4 1 1/2 2 2 1/2
Минимальная толщина теплоизоляции трубы
мм 20 20 30 30 40 50 65

Нагревательные кабели в трубах

Нагревательный кабель в трубе
Схема установки кабеля в трубу

Нагревательный кабель может устанавливаться в трубе. Для этого метода установки применяются кабели с "пищевой" наружной изоляцией DTIV-9 (230 В, 9 Вт/м) или саморегулирующийся DPH-10 с герметичной муфтой 3/4" или 1". Метод очень эффективен, поскольку кабель находится в прямом контакте с обогреваемой средой. Нагревательные кабели DTIV-9 и DPH-10 относительно жесткие, что делает установку более легкой для прямых участков труб. Специальная наружная изоляция кабеля не имеет каких-либо вредных выделений и не изменяет вкус питьевой воды. Этот факт, так же как и то, что нагревательный кабель находится в трубе – большие преимущества для фермеров и садоводов, которым круглый год необходима проточная вода в наружных трубопроводах. Для этого типа установки необходимо точно измерить участок трубопровода, чтобы избежать необходимости обрезать кабель или сворачивать его в петлю. Нагревательный кабель не должен прокладываться через запорные вентили. Также невозможна (затруднена) установка кабеля в местах поворота трубы. Подключение нагревательных кабелей, устанавливаемых в трубах с питьевой водой, должно проводиться через УЗО (реле токов утечки). Это должно также быть отмечено предупреждающей надписью, например: "ВНИМАНИЕ: НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ КАБЕЛЬ 230 В!".

Саморегулирующиеся нагревательные кабели

Саморегулирующийся кабель

Саморегулирующиеся нагревательные кабели для защиты труб от обледенения и для поддержания температуры горячего водоснабжения используются для стаивания льда и снега, в желобах и водостоках.

Принцип работы саморегулирующегося кабеля

Между двумя параллельными медными проводниками кабеля по всей его длине находится температурозависимый элемент сопротивления – полимер с угольной пылью. При подключении проводников к напряжению 220 В, ток проходит через этот элемент сопротивления и нагревает его. При нагреве полимера происходит его расширение, увеличивается расстояние между угольной пылью и, соответственно, увеличивается сопротивление. Это приводит к уменьшениею тока и снижению нагрева/мощности. Это объясняет эффект саморегулирования. Управление мощностью происходит независимо по всей длине кабеля в соответствии с температурой окружающей среды каждого участка кабеля. При увеличении температуры среды выделяемая мощность кабеля снижается. Благодаря этой возможности саморегулирования предупреждается перегрев отдельных участков кабеля, так же как при его перекрещивании или соприкосновении с другим кабелем. Благодаря параллельной подаче напряжения на весь нагревательный кабель он может быть укорочен в любом месте. Это облегчает проектирование и установку на объекте. Необходимо соблюдать максимально допустимую мощность для различных температур возможных при включении кабеля. Диаметр изгиба кабеля должен быть не менее 50 мм. Кабель может быть изогнут только по плоской стороне. Для уменьшения потребления электроэнергии, настоятельно рекомендуется при длине кабеля более 3 м включать его, используя терморегуляторы.

ВНИМАНИЕ!
Не соединяйте два "свободных" проводника на конце саморегулирующегося кабеля, это приведет к короткому замыканию! Там должна быть установлена изолирующая концевая муфта. Есть несколько различных типов саморегулирующихся кабелей.

  1. Devi-iceguard™ используется для систем снеготаяния на крышах и в водостоках
  2. Devi-pipeguard™ используется для всех типов холодных труб для защиты от замерзания и затвердевания вязких жидкостей в трубопроводах.
  3. Devi-hotwatt™ используется для поддержания необходимой температуры горячей воды или других жидкостей во всех типах труб.

Саморегулирующиеся кабели DEVI

Кабель Цвет Применение Мощность Размер Оболочка
Devi-iceguard™ 18 Черный Крыши 18 Вт/м при 0°C* 6 x 12 мм полиолефин
Devi-pipeguard™ 10 Синий На трубах 10 Вт/м при 10°C 6 x 12 мм полиолефин
Devi-pipeguard™ 15 Черный На трубах 15 Вт/м при 10°C 6 x 12 мм полиолефин
Devi-pipeguard™ 25 Красный На трубах 25 Вт/м при 10°C 6 x 12 мм полиолефин
Devi-pipeheat™ 10 Синий На/в трубах 10 Вт/м при 10°C 6 x 8 мм Helar
Devi-hotwatt™ 55 Красный На трубах 8 Вт/м при 55°C 6 x 12 мм полиолефин

Все расчеты, которые проводятся для систем с саморегулирующимися кабелями, подобны расчетам для Deviflex™. В отличие от кабелей Deviflex™, саморегулирующиеся кабели можно укорачивать или удлинять до требуемой длины.

Максимальная длина саморегулирующихся кабелей при различной температуре среды приведена в таблице ниже.

Температура среды при включении кабеля Синий (10 Вт/м) Черный (15/18 Вт/м) Красный (25 Вт/м)
Защитный автомат* Защитный автомат* Защитный автомат*
10A 16A 20A 10A 16A 20A 32A 10A 16A 20A 32A
Максимальная длина кабеля при 230В
м м м м м м м м м м м
-20°C 87 133 167 64 87 109 160 51 53 66 105
-10°C 102 143 186 71 100 125 160 57 59 74 118
0°C 116 167 208 83 111 139 66 67 83 133
+10°C 125 205 96 133 167 77 80 100 160

Указанная максимальная длина для саморегулирующихся нагревательных кабелей определяется не только исходя из потребляемой мощности при нормальных условиях, но также, в большей степени, из потребляемой мощности при включении, которая может быть в 3-5 раз больше, чем при работе.

Силиконовые нагревательные кабели

Установка селиконового нагревательного кабеля на трубе
Установка селиконового кабеля на трубе вдоль

Благодаря своей силиконовой изоляции эти нагревательные кабели гибкие и могут использоваться в очень холодных или жарких условиях. Производятся одножильные силиконовые кабели DSIX – с одиночной изоляцией без экрана, DSIZ – с двойной изоляцией без экрана, DSVQ – с одиночной изоляцией с плетеным луженым экраном. Максимально допустимая рабочая температура поверхности для силиконовых кабелей 170°C. Максимально допустимая мощность – 40 Вт на погонный метр. Диаметр кабеля 3÷4 мм. Силиконовые нагревательные кабели используются на трубах, где необходима высокая температура (более 50°C) или высокая мощность (до 40 Вт/м). Силиконовые нагревательные кабели устанавливаются так же как нагревательные кабели Deviflex™ или Devi-iceguard™. Силиконовый нагревательный кабель не должен контактировать с искусственными или натуральными жирами или маслами из-за угрозы разрушения изоляции! Силиконовые кабели управляются терморегуляторами. В зависимости от установки, терморегуляторами, способными обеспечить максимально точное управление и регулирование, являются терморегуляторы с температурным диапазоном от -10 … +10°C до +60 … +160°C.

Установка

Расчет длины кабеля

В большинстве случаев для защиты труб от замерзания требуется мощность до 10 Вт на метр трубы при диаметре трубы менее 50 мм и толщине слоя изоляции не менее 50 мм. При использовании кабеля, для установки снаружи труб можно применять кабель с максимальной мощностью 10-18 Вт/м (например DTIP-10) и для установки внутри трубы – кабели DTIV-9 или DPH-10. Для подбора соответствующей длины нагревательного кабеля для установки на метр трубы, требуемая мощность на метр трубы делится на мощность одного метра кабеля.

Пример 1

Пример расчета приводиться на кабелях DEVI
Если требуемая мощность (расчетные теплопотери трубы) – 12 Вт/м, и используется кабель – DTIP-10 (9 Вт/м при 220 В), длина кабеля для установки на метр трубы равна:
(12 Вт/м)/9 Вт/м = 1,33 м на 1 м трубы


Пример 2

Пример расчета приводиться на кабелях DEVI
Если требуемая мощность – 15 Вт/м, и используется кабель – DSIG-20 на 400В с подключением на 220В, что дает удельную мощность 7 Вт/м, длина кабеля для установки на метр трубы равна:
(15 Вт/м)/7 Вт/м = 2,15 м на 1 м трубы
При расчете длины для Devi-iceguard ™ или Devi-hotwatt™, необходимо учесть следующие параметры:

  • длину обогреваемой трубы,
  • количество переходов, тройников, дополнительных участков трубы, умноженное на 0,3 м нагревательного кабеля,
  • длина нагревательного кабеля на выступах и стыках,
  • измеренные расширения трубы.

Сумма этих измерений будет равна необходимой длине нагревательного кабеля Devi-iceguard™ или Devi-hotwatt™.

Вычисление шага установки кабеля

Таблица ниже поможет вам определить шаг витков кабеля после расчета необходимой длины кабеля на 1 метр трубы при способе монтажа спиралью вокруг трубы.

Наружный диаметр трубы, мм Внутренний диаметр трубы, мм Внутренний диаметр трубы, дюймы Требуемое количество метров кабеля на метр трубы
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
Шаг установки кабеля, см
34 25 1 25 17 14 11 10
42 32 1 1/4 31 21 17 14 13
48 40 1 1/2 35 24 19 16 14
60 50 2 43 30 24 20 18
76 65 2 1/2 52 36 29 24 21
89 80 3 63 43 35 29 26
102 90 3 1/2 72 49 39 33 29
114 100 4 80 56 44 37 33
141 125 5 99 68 55 46 40
168 150 6 118 81 65 55 48
219 200 8 152 105 84 71 62

Общие рекомендации

Перед монтажом нагревательных кабелей важно проверить трубу на предмет повреждения или утечки.

Кроме того, трубы должны быть обязательно термоизолированы. Это касается всех труб, независимо от того, расположены они под или над землей.

Кабель должен быть аккуратно, без усилия/натяжения установлен на трубе во избежание повреждений. Он должен прикрепляться к трубе по всей своей длине при помощи алюминиевой липкой ленты. Пластиковую ленту НЕ ПРИМЕНЯТЬ!.

Кабель не должен укладываться на острых краях трубы. Нужно избегать наступать на кабель, и стараться тщательно обращаться с ним.

Траншея с трубой должна содержать отметки, указывающие на то, что установлены нагревательные кабели. Это должно также быть отмечено предупреждающей надписью, например: "ВНИМАНИЕ: НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ КАБЕЛЬ 230 В!".

Если нагревательные кабели установлены под землей, область их установки должна быть обозначена. Это можно сделать, уложив пластиковую ленту (красного, желтого или другого цвета) в области укладки кабеля, указывая таким образом, что кабели помещены ниже. Изолированные трубы должны быть отмечены предупреждающим знаком с наружной стороны изоляционного материала.

Если трубы с кабелями установлены над землей, они должны находиться в прочном и безопасном корпусе (коробе), содержащем предупреждающую надпись.

Экран нагревательных кабелей должен быть заземлен и установлено УЗО в соответствии с действующими правилами ПУЭ и СНиП.

Не рекомендуется укладывать кабель при температуре ниже -5°C.

Если при низкой температуре оболочка кабеля становится жесткой и плохо гнущейся, кабель можно подключить на короткое время к напряжению, пока он не станет гибким снова. Это разрешается делать, только предварительно размотав кабель.

После установки необходимо проверить омическое сопротивление нагревательного кабеля и изоляции. Сопротивление кабеля должно соответствовать указанному на соединительной муфте.

Вначале монтажа кабель крепится к трубе при помощи отрезков алюминиевой ленты, с интервалом приблизительно 30 см. Затем он должен быть закреплен алюминиевой лентой вдоль кабеля по всей длине. Таким образом, нагревательный кабель не имеет прямого контакта с изоляционным материалом, прочно крепится к поверхности трубы и имеет хороший теплоотвод.

Перед установкой нагревательного кабеля на пластиковой трубе, на её поверхность клеится алюминиевая лента. Таким образом, тепло лучше распределяется по всей длине трубы. Кабель должен укладываться на более низкой части трубы или/и симметрично вокруг нее.

Соединительная муфта между нагревательным кабелем и подводящим (холодным) концом также должна устанавливаться на поверхности трубы при помощи алюминиевой липкой ленты. Кабель датчика температуры крепится к трубе так же как нагревательный кабель. Датчик должен быть приклеен алюминиевой лентой в самой холодной части трубы и, по возможности, помещен посередине между линиями кабеля и на поверхности трубы.

Диаметр изгиба кабеля должен быть не менее шести диаметров самого кабеля.

Нагрузка на кабель при растяжении не должна превышать 25 кг.

Выбор изделия

Кабели Deviflex™ максимальной мощностью 10-18 Вт/м и Devi-pipeguard™ 10/15/25 используются для систем защиты от замерзания на трубах в установках, где температура трубы не превышает 40°C. Для защиты пластиковых труб от обледенения/замерзания мощность кабеля не должна превышать 10 Вт/м. Для металлических труб мощность может быть выше 10 Вт/м. Кабели DTIV-9 и DPH-10 используются в трубах с питьевой водой. Кабель Devi-hotwatt™ 55 используется в трубопроводных системах для поддержания температуры горячей воды или других жидкостей. Силиконовые кабели используются в системах подогрева труб, где требуется высокая температура (до 170°C) или высокая мощность (до 40 Вт/м). Системы защиты от замерзания и поддержания температуры управляются терморегуляторами. Все терморегуляторы имеют выходы контактов реле, без напряжения и, таким образом, могут управлять кабельной обогревательной системой большой мощности через магнитные пускатели (контакторы).

Расчет теплопотерь

Схема для расчета теплопотерь

Для расчета теплопотерь можно использовать нижеприведенную формулу или таблицу. Решающими параметрами для расчета установленной мощности являются размеры трубы, толщина изоляции и температура окружающей среды. Для расчета теплопотерь трубопровода с определенной толщиной изоляции, можно руководствоваться следующей упрощенной формулой:
Теплопотери:
Q [Вт] = (2 x π x λ x L x (tвн ; tнар))/ln(D/d)x 1,3 ,
где D [м] – наружный диаметр трубы с изоляцией,
d [м] – наружный диаметр трубы,
π – константа (3,14),
L [м] – длина трубы,
tвн [°C] – температура жидкости внутри трубы,
tнар[°C] – температура окружающей среды,
λ [Вт/м °C] – коэффициент теплопроводности термоизоляции, обычно для современных материалов равен 0,04-0,06,
1,3 – коэффициент запаса.

Нижеприведенная таблица логарифмов и график отображают значения используемого в формуле логарифма отношений двух диаметров трубы:

График для расчета теплопотерь
D/d In (D/d)
1.0 0.0
1.5 0.4
2.0 0.7
2.5 0.9
3.0 1.1
3.5 1.3
4.0 1.4
4.5 1.5
5.0 1.6
6.0 1.8
7.0 2.0
8.0 2.1
9.0 2.2
10.0 2.3
15.0 2.7
20.0 3.0
25.0 3.2
Пример

Пример расчета приводиться на кабелях DEVI
Трубу с водой диаметром 1 дюйм с наружной изоляцией 30 мм необходимо защитить от замерзания, используя нагревательный кабель. Для наружных труб необходимая разница температуры (Δt) д.б. не менее 30°С. Длина трубы – 13 м. Данные для расчета:
D = 86 мм,
d = 26 мм,
L = 15 м,
tвн = 0°С,
tнар = -30°C,
λ = 0,04 Вт/м °C.
Подставляя все значения в формулу, получим расчетные теплопотери:

Q = (2 x π x 0,05 Вт/м °C x 13м x 30°C x1,3)/ln (86 мм/26 мм) = 130Вт.

Требуемая мощность на 1 м трубы равна 130 Вт/13 м = 10 Вт/м. Для данного примера можно выбрать нагревательный кабель DTIP-18 (16,4 Вт/м при 220 В) длиной 15 м, мощностью 250 Вт (при 220 В).

В нижеприведенной таблице показана зависимость теплопотерь труб различных параметров, от толщины изоляции и разности температуры между поверхностью трубы и наружным воздухом. λ – значение теплопроводности изоляционного материала для этой таблицы равно 0,05. Стрелки в таблице показывают теплопотери 1 метра трубы согласно "Данным для расчета" из примера показанного выше.

Зависимость теплопотерь труб

Источники


Личные инструменты
Пространства имён
Варианты
Действия
Навигация
Инструкции
Инструменты
Печать/экспорт

Реклама