Обогрев трубопроводов


Дополнительный обогрев трубопровода требуется в районах страны, где зимой температура окружающей среды падает до отметок ниже -25 °C. Термокабели потребляют минимум энергии и просты в эксплуатации. Их использование препятствует образованию ледяных пробок и прорыву трубопровода. Сочетание пассивной и противоморозной защиты увеличивает срок его службы.

Обогрев труб зимой
Обогрев трубопроводов предотвращает промерзание коммуникаций в период холодов.

Почему важно обогревать трубопровод

Обогрев трубопроводов, по которым перемещаются жидкие среды, замерзающие при низких температурах, снижает риск аварийных ситуаций, связанных с обледенением зимой.

Преимущества

Установка нагревательного кабеля дает следующие достоинства:

  • снижает риск образования льда в трубах при сильных морозах;
  • препятствует появлению конденсата и ледяной корки;
  • поддерживает рабочую температуру внутри трубопровода;
  • способствует продвижению вязких жидкостей;
  • предотвращает кристаллизацию твердых фракций и т.д.

К преимуществам можно отнести низкую цену комплекта из кабеля и вспомогательных элементов, а также простоту монтажа.

Установка системы обогрева при укладке трубопровода сокращает объем работ, т.к. не нужно копать глубокую траншею для монтажа труб ниже уровня промерзания земли.

Общее назначение нагревательных кабелей

Нагревательные элементы чаще монтируют на трубы холодного водоснабжения в подвалах частных и многоквартирных домов. В этом случае сочетают активный и пассивный методы защиты, т.е. сначала устанавливают обогревательный элемент, а сверху крепят специальные пенопластовые или базальтовые утеплители. Установка термокабеля рекомендована в неотапливаемых зимой частных домах, на дачах и в квартирах.

Виды обогрева трубопроводов
Обогрев труб используется как в бытовых, так и в промышленных целях.


В ряде случаев требуется обогрев канализационных труб и стояков. Сейчас термокабели все чаще используют для недопущения обледенения магистральных и производственных трубопроводов. На промышленных предприятиях такие обогревательные элементы применяют для защиты емкостей и резервуаров, чтобы снизить риск нарушения технологических процессов из-за промерзания жидкостей. Кроме того, все чаще термокабели используют для создания системы антиобледенения для ступеней, подъездных дорожек и кровли.

Основные виды

В зависимости от особенностей функционирования такие нагревательные элементы делятся на резистивные и саморегулирующиеся. Они бывают внутренними и внешними. К первой категории относятся нагревательные элементы, которые монтируются внутрь трубы, а ко второй - те, что снаружи.

Резистивные

Резистивный кабель своей конструкцией похож на вытянутый в длину кипятильник. Расположенный внутри провод обеспечивает равномерное и интенсивное прогревание изделия по всей его протяженности. Его часто продают отрезками, поэтому можно купить нагревательный элемент нужной длины. Самостоятельно проводить укорачивание нельзя. Резистивные кабели бывают одно- или двужильными.

В быту для обогрева канализационных стояков и водопроводов диаметром до 400 мм, расположенных в подвалах и других неотапливаемых помещениях, чаще используют двужильные изделия.

При этом одна жила выступает проводником тока, а другая нагревается. Их нужно подключать к электросети только с одной стороны. Это максимально упрощает монтаж.

Греющий кабель для водопровода
Строение резистивного кабеля.


Одножильные кабели используют для прогрева трубопроводов большой протяженности. Они требуют подключения к электросети с 2 сторон. Часто резистивные элементы используют для создания теплых полов. Укладывают такие кабели без натяжения. Их обязательно прикрывают сверху теплоизоляционным материалом.

Главным их преимуществом является низкая цена.

Недостатков у резистивных элементов много:

  1. Их длину нельзя регулировать.
  2. При монтаже недопустимо их перекрещивать, т.к. это приведет к перегоранию.
  3. Подогрев следует проводить равномерно. Таким образом, поднятие температуры в отдельной точке невозможно.
  4. Для контроля работы кабеля нужно устанавливать ряд вспомогательных приборов.

Саморегулирующиеся

Такие кабели являются более современным аналогом резистивных. Они обеспечивают нагрев труб только в той области, где это необходимо, существенно снижая затраты на электроэнергию. Элемент включает 2 жилы, совмещенные между собой специальной терморегулирующей матрицей, изготовленной из материала, способного пропускать ток и регулировать его интенсивность.

Кабель саморегулирующий
Строение саморегулирующего кабеля.


Устройства реагируют на температуру окружающей среды. Такие кабели рекомендуется устанавливать на дачах и в домах, где люди не живут круглый год, но требуется защита системы отопления, канализации и водоснабжения от промерзания.

Единственным явным недостатком саморегулирующихся устройств является их высокая стоимость.

Преимущества перевешивают:

  1. Такие системы легко установить самостоятельно.
  2. При необходимости можно регулировать их длину.
  3. Перекрещивание кабеля и его монтаж в 2 слоя не приведут к его перегоранию.
  4. Благодаря автоматической регуляции нагрева даже после наступления первого тепла система не будет отключена от электросети, что не приведет к ее повреждению.
  5. При монтаже не нужно устанавливать вспомогательное оборудование.

Функциональные характеристики работы систем

При использовании системы обогрев труб происходит за счет нагрева кабеля. Как резистивные, так и саморегулирующиеся элементы имеют плотную полиэтиленовую оболочку, защищающую жилы и матрицу, если она есть, от попадания влаги и механического воздействия.

Нагревание трубопровода зимой
Нагревательные кабели препятствуют замерзанию жидкости и образованию конденсата в трубах в зимнее время.


Нагревательные кабели эффективны даже при падении температуры окружающей среды до -60 °C. При этом работа резистивного элемента требует контроля. Он не отключается самостоятельно даже после установления теплой погоды. Для автоматической деактивации можно использовать датчики. Если они не были смонтированы во время установки кабеля, его нужно отключать самостоятельно, т.к. при повышении температуры окружающей среды увеличивается вероятность перегрева, а затем перегорания жил.

Критерии выбора мощности и длины кабеля

Нагревательные элементы различаются мощностью. Это крайне важный параметр, от которого зависит, насколько хорошо будет прогреваться поверхность трубопровода.

При выборе кабеля учитывают:

  • глубину закладки коммуникаций;
  • длину трубопровода;
  • материал и толщину стенок труб;
  • технические характеристики дополнительного утеплителя;
  • сечение труб.

Правила расчета

Кабель должен компенсировать потери тепла вдоль трубы. Погонная мощность устройства просчитывается с учетом диаметра и длины обогреваемого объекта, температуры внешней среды и т.д.

Можно использовать формулу расчета тепловых потерь:

Q = 2п*k*L*(T вн. - T нар.)/ln(D/d),

где:

  • Q - тепловые потери, измеряемые в Вт;
  • п - неизменное число 3,14;
  • k - коэффициент тепловой проводимости изоляции, составляющий 0,04 Вт/кв.м;
  • T вн. - тепловые показатели жидкости, проходящей по трубе;
  • T нар. - температурные данные грунта и внешней среды;
  • L - протяженность трубы в метрах;
  • D - поперечник трубопровода совместно с изоляцией в миллиметрах (мм);
  • d - внутренний диаметр трубы в мм.

Варианты обогрева

Обогрев может быть как внутренним, так и внешним.

Поверхностный способ

Его чаще используют, когда трубопровод уже уложен и его разборка нежелательна. Дополнительно проводят утепление трубы. Наружный монтаж имеет немало преимуществ. Он максимально прост и не требует наличия особых навыков. В данном случае нагреватель не уменьшает диаметра трубы. При таком расположении кабеля можно легко проверить его работоспособность и при необходимости провести ремонт.

Трубы снабженные нагревательным кабелем
Чаще всего нагревающие термокабели располагают поверх трубы.


Изнутри

Внутренняя установка термокабеля рекомендована только в случае, если диаметр трубопровода достаточно большой. При его монтаже в канализационном стояке есть вероятность, что за кабель будут попадать твердые отходы и жир, что в будущем приведет к образованию пробки. В частных домах и квартирах такие нагревательные элементы почти не используются.

Для внутреннего монтажа подходят нагреватели, имеющие высокой коэффициент влагостойкости и устойчивость к кислотам.

Самостоятельно провести установку сложно. Укладка кабеля невозможна, если трубопровод имеет массу изгибов. При длительной эксплуатации на приборе образуются солевые отложения, снижающие диаметр кабеля и затрудняющие прохождение жидкости.

Греющий кабель изнутри
Схема расположения нагревательного элемента внутри трубопровода.


Особенности монтажа нагревательных элементов

Проще всего устанавливать саморегулирующийся кабель поверхностным способом. Его фиксация может быть проведена алюминиевым скотчем. В относительно теплых регионах кабель крепится непосредственно к низу трубы. Если температура зимой падает до критических показателей, нагревательный элемент рекомендуется укладывать волнами.

В северных районах рекомендовано обматывание труб с шагом не более 5 см. При этом после монтажа кабель заворачивают в фольгированную пленку для защиты от грызунов и механического повреждения, избегая натяжения кабеля. Затем сверху укладывают минеральную вату или пенопластовый утеплитель.