В нашей стране с суровыми и продолжительными зимами перед владельцами домов в частном секторе стоит проблема обеспечения надежной и безопасной работы систем водоснабжения, канализации и отопления в течение всего года. Поскольку в настоящее время вода в загородные дома подается чаше всего из скважины или колодца, в морозный период водопроводу грозит опасность замерзания. И если магистральные трубопроводы прокладываются на большой глубине, что защищает их от замерзания, то в частном секторе просто нет возможности обустроить свои автономные системы таким образом. И единственный способ защиты этих систем — кабельный обогрев труб.
В системах канализации и водоснабжения все чаще используются трубы из пластика, поэтому многие домовладельцы задаются вопросом: можно ли использовать для обогрева пластиковых водопроводных или канализационных труб электрический греющий кабель. Постараемся ответить на этот вопрос, рассказав о видах и особенностях обогрева пластиковых труб нагревательным кабелем.
Обогрев труб электрическим кабелем
Для обогрева труб в системах водоснабжения, канализации и отопления частных загородных домов действенным способом защиты от замерзания является использование специально разработанного греющего электрического кабеля и системы «Антизамерзание и обогрев труб» на его основе. Кабель может прокладываться снаружи или внутри трубы.
Устройство и принцип действия системы «Антизамерзание и обогрев труб»
В состав системы обогрева труб входят:
- резистивный или саморегулирующийся электрический кабель;
- термостат или терморегулятор (в случае саморегулирующегося кабеля не обязателен);
- шкаф управления (ШУ) с электроустановочным оборудованием (УЗО, магнитными пускателями);
- самоклеящаяся алюминиевая лента — фольгоскотч;
- теплоизоляция.
Нагревательный двужильный резистивный кабель, как и саморегулирующийся, имеет с одной стороны концевую муфту, с другой — соединительную муфту, через которую присоединяется к установочному силовому кабелю, подключающему систему к источнику питания. В резистивном кабеле при протекании тока в жиле кабеля выделяется тепло. Больше ток — большее количество джоулевого тепла выделяет кабель, сильнее нагревается труба. Конструкция такого греющего кабеля проста, но и цена ниже. Секции резистивного кабеля выпускаются определенной длины на установленную мощность. Для того чтобы регулировать нагрев труб таким кабелем, в системе и предусмотрен терморегулятор.
Такая система безопасна и эффективна для обогрева любых труб, в том числе и пластиковых, по всей длине трубопровода.
Монтаж кабеля снаружи трубы
Один из способов укладки нагревающего кабеля — наружный, когда кабель прокладывается непосредственно по трубе.
Это эффективный и наиболее простой способ защиты трубы от замерзания, когда один или несколько кабелей прокладываются вдоль всей трубы. Кабель может прокладываться по прямой линии или по спирали. Снаружи трубы защищаются теплоизоляционным материалом: пенопластом, минеральной ватой и др. При этом необходимо также обеспечить надежную защиту от влаги.
Прокладка кабеля внутри трубы
При невозможности проложить кабель по трубе, его прокладывают внутри трубы. Для такого способа монтажа в трубу врезается дополнительный тройник, через который вводится греющий кабель. При таком способе монтажа кабель прямо контактирует с обогреваемой средой, обеспечивая наибольшую теплопередачу непосредственно ей.
К такому кабелю предъявляются повышенные требования по прочности и жесткости, качеству изоляции. Так же кабели, устанавливаемые в трубу, должны иметь специальное покрытие, соответствующее назначению трубы. Например, в водопровод с питьевой водой должен устанавливаться кабель в оболочке из пищевого полиэтилена, а в канализационные трубы — кабель в оболочке устойчивой к агрессивным средам.
Расчет электрического кабеля для обогрева труб
Главная задача системы обогрева пластиковых труб — компенсация тепловых потерь и исключение перегрева. Для этого необходимо подобрать нужное количество греющего кабеля определенной мощности, учитывая следующие моменты:
- место прокладки трубопровода;
- тип трубы и длину обогреваемого участка;
- диаметр трубы;
- наиболее низкую температуру окружающей среды;
- толщину теплоизоляционного слоя;
- коэффициент теплопроводности теплоизолирующего материала.
Важно! Чем больше размеры трубы и тоньше теплоизоляционный слой, тем с большей удельной мощностью (Вт/м) придется взять кабель.
Но при этом следует помнить, что для обогрева пластиковых и ПНД труб с целью их защиты от замерзания погонная мощность не должна быть выше 15 Вт/м. Иначе температура кабеля может превысить допустимые для данных труб значения, что вызовет повреждение трубы.
Тепловые потери в трубопроводе можно рассчитать по формуле:
Q =(2 * 3,14 * W * L * ( t вн. - t нар. )/ Ln ( D / d тр.нар )) *1,3, (1)
где:
W — коэффициент теплопроводности теплоизоляции (обычно 0,04 Вт/м∙°С);
L — длина трубы, м;
t вн. — температура транспортируемо внутри трубы жидкости, °С;
t нар. — температура окружающей среды, °С;
D тр.изол. — наружный диаметр трубы в теплоизоляции, м;
d тр.нар. — наружный диаметр самой трубы, м;
1,3 — коэффициент запаса.
Эффективная и долговечная защита пластиковых труб с помощью кабельной обогревательной системы возможна лишь при грамотном выборе таких параметров, как мощность и длина кабеля. Используя приведенную ниже форму расчета мощности системы обогрева пластиковых труб и данные таблицы, вы можете рассчитать эти параметры и выбрать кабель полностью соответствующий оптимальному режиму обогрева вашего трубопровода.
Требуемая длина кабеля:
L кабеля=Q/Руд.каб., (2)
где:
Q — тепловые потери;
Руд.каб.— удельная мощность кабеля.
Рассчитывая длину кабеля, необходимо добавить его количество на опоры, задвижки и прочую арматуру, установленную на трубопроводе. На каждый фитинг добавляется длина греющего кабеля в зависимости от условного диаметра трубы Dу. Минимальный шаг укладки кабеля составляет 50 мм.
Данные для расчета приведены в таблице:
Пример расчета мощности системы обогрева труб
Рассчитываем систему кабельного обогрева водопроводных труб для:
- диаметра трубы — Dтр.нар.=32 мм;
- длины трубопровода — L=45 м;
- минимальной температуры окружающей среды –35 °С;
- толщины теплоизоляции = 25 мм.
Подставив значения в формулу (1), получаем расчетные тепловые потери:
Q = 2 * 3,14 * 0,04 * 45 * [+5 – ( –35)] / (Ln (82/32) * 1,3 = 625 Вт
Требуемая удельная мощность на 1 метр трубы равняется, согласно исходным данным 625 Вт/45 м = 14 Вт/м.
Это позволяет использовать для обогрева данного водопровода нагревательный саморегулирующийся кабель, удельная погонная мощность которого составляет 15 Вт/м.
Вывод: кабельный обогрев полипропиленовых, ПНД и пластиковых труб защитит их от замерзания. Для этого нужно:
- использовать резистивный нагревательный кабель с терморегулятором или саморегулирующийся греющий кабель;
- рассчитать тепловые потери в трубопроводе;
- определить необходимую длину кабеля;
- рассчитать удельную погонную мощность кабеля.
