Как рассчитать нагревательный кабель для обогрева водопроводных труб

Если водопроводные трубы расположены ниже уровня промерзания грунта или в неотапливаемых хозяйственных помещениях, зимой неизбежно происходит образование ледяных пробок. При этом магистраль часто оказывается повреждена, подача воды останавливается. Для предотвращения подобных неприятностей принято использовать теплоизоляционные материалы, но сами по себе они часто недостаточно эффективны. Лучшим выходом является монтаж кабельного обогрева. Он защитит систему от замерзания даже в самые суровые зимы. Перед покупкой следует правильно рассчитать нагревательный кабель.

Преимущества кабельного обогрева:

• Защита труб от промерзания, разрывов, внешнего обледенения.
• Долговечность и простота эксплуатации.
• Экономичный расход электроэнергии.
• Универсальность (подходит для наземных и подземных коммуникаций).
• Эффективное удаление конденсата и продление срока службы утеплителя.
• Снижение затрат на обслуживание водопроводной магистрали.

Подбор греющего кабеля для обогрева

Подбирать материалы для обогрева такого типа следует индивидуально, учитывая особенности трубопровода. Применяют две основные разновидности кабелей.

Резистивный – выпускаются одно- и двужильные модели. Токопроводящая жила покрыта надежной изоляцией и имеет одинаковое сопротивление на любом участке. Изделие отличается доступной ценой, но требует установки термостата.

Саморегулирующийся – в основе такого кабеля лежит полупроводниковая матрица с датчиками, способная изменять сопротивление на разных участках. Это позволяет осуществлять обогрев трубы по всей длине с учетом температуры окружающей среды. При этом исключена вероятность перегорания кабеля. Данная продукция дороже, но значительно проще в эксплуатации, не нуждается в монтаже термостата. В отличие от резистивного кабеля, саморегулирующийся можно резать на куски необходимого размера.

Кабели для обогрева трубопроводов из нашего каталога

Также при подборе греющего элемента необходимо учитывать такие факторы:

• протяженность сети – чем длиннее водопровод, тем выше риск возникновения перегрева на каком-либо участке;
• расположение трубы – если магистраль уже проложена под землей или доступ к ней затруднен по другим причинам, это повлияет на выбор кабеля и процесс его монтажа;
• выбранный способ укладки греющего элемента – для прокладки кабеля снаружи (вдоль или по спирали) можно подобрать продукцию в любой оболочке, а при монтаже внутри магистрали потребуется продукция с инертной оплеткой;
• материал и диаметр обогреваемого водовода – кабельный обогрев подходит для всех типов труб, но максимально допустимая мощность будет отличаться;
• толщина и проводимость теплоизоляции – чем меньше потери тепла, тем ниже требования к мощности кабеля.

Расчет длины резистивных и саморегулирующихся кабелей для обогрева трубопровода

Независимо от типа греющего кабеля, способа его монтажа и годового перепада температур на водопровод обязательно следует монтировать теплоизоляцию. Иначе обогрев потребует большего количества энергии. Исключение составляют только трубы, доступ к которым ограничен.

Чтобы определить длину кабеля, необходимо сначала просчитать тепловые потери магистрали в холодное время года. Для этого используют формулу:

Q=(2*3,14*W*L*(tвн-tнар))/(Ln*(D/d))*1,3

• W – коэффициент теплопроводности кабельной изоляции;
• L – длина трубы;
• tвн – температура воды в трубе;
• tнар – температура окружающего воздуха или грунта;
• D – диаметр обогреваемой трубы вместе с изоляцией;
• d – внешний диаметр трубы без изоляции;
• 1,3 – коэффициент запаса по мощности.

Чтобы получить длину кабеля в метрах, необходимую для вашей магистрали, необходимо использовать формулу:

L=Q/P

• Q – коэффициент теплопотерь;
• P – удельная мощность кабельной продукции.

Это пример расчета длины кабеля для прямого отрезка трубы. При наличии дополнительных элементов (соединительных фланцев, задвижек, кранов, опор), а также поворотов магистрали, необходимо сделать запас по длине, поскольку такие места нуждаются в усиленном обогреве. Это же относится к местам соединения двух отрезков кабеля, если такие связки присутствуют. Чтобы определить количество дополнительного кабеля, необходимо учесть толщину трубы, количество и тип элементов. Удобнее всего взять соответствующее значение из специальной таблицы.

Данные расчеты будут полезны тем, кто выбрал наружный монтаж кабеля. Когда речь идет об установке греющего элемента внутри водопровода, расчет будет предельно прост – вам потребуется отрезок длиной до ближайшего элемента запорной арматуры. Кабель не должен мешать работе встроенных в трубы регуляторов, клапанов, кранов.

Факторы, учитываемые при расчете теплопотерь трубы

Теплопотери неизбежны даже при обеспечении качественной изоляции трубы от внешнего холода. Это напрямую влияет на мощность кабеля и количество его витков при монтаже снаружи водопровода. На теплопотери влияет сразу несколько показателей:

• толщина и коэффициент теплопроводности термоизоляционных материалов – чаще всего применяют минвату и пенополистирол с проводимостью 0,055 и 0,04 Вт/м С соответственно;
• минимально возможная зимой температура окружающей среды – параметры будут отличаться для разных регионов страны и расположения трубы (внутри помещения, на улице, в грунте);
• диаметр и длина трубы – чем больше площадь магистрали, тем охотнее она отдает тепло, требуя использования кабеля более высокой мощности;
• наличие опор, подвесов и арматуры – первые создают своеобразные мостики холода, а запорные и регулирующие элементы нуждаются в усиленном обогреве.

Все это влияет на рекомендуемую мощность греющего кабеля. Для экономии в дальнейшем стоит позаботиться о качественной теплоизоляции труб. Желательно поверх мягкого материала зафиксировать жесткий защитный кожух. Это особенно актуально для магистралей, находящихся на открытом воздухе и в грунте.

Бытовые системы обогрева обычно имеют мощность до 17 Вт/м, поэтому при некачественном утеплении водопровода или полном отсутствии изоляции монтаж кабеля может быть нецелесообразным. Во втором случае предпочтительно сначала обеспечить защиту трубы от холода. Также теплоизоляция может монтироваться одновременно с кабелем, но предварительно все равно придется определиться с материалом.

Подбор кабеля при помощи таблицы теплопотерь трубы

Таблица удельных теплопотерь поможет вам упростить расчеты длины и мощности греющего кабеля. Она позволяет получить упрощенное, но достаточно адекватное представление о расходе энергии обогрева. Чтобы определить необходимый параметр, нужно знать несколько исходных значений:

• толщина теплоизоляции трубы в мм;
• разница температуры теплоносителя внутри магистрали и минимальной для вашего региона температуры воздуха;
• диаметр трубы в мм.

Дополнительно можно воспользоваться таблицей коэффициентов запаса мощности для кабелей разных типов. Обратите внимание, что выбранный нагревательный элемент должен обеспечивать приток тепла, который больше его потери. В противном случае возможно промерзание магистрали, несмотря на уложенный кабель. Именно поэтому так важно провести указанные расчеты. Обогрев, монтируемый внутри водопровода, может иметь меньшую мощность, поскольку он непосредственно соприкасается с водой, нагревать сначала магистраль не требуется. Но такой способ подходит только для труб небольшой толщины. Если кабель укладывается снаружи, на его минимальную мощность и требуемую длину влияет также способ намотки и крепления. Существует несколько вариантов расположения греющего элемента.

• Спираль – позволяет равномерно прогревать магистраль, поддерживая заданную температуру. В этом случае имеет место самофиксация провода, но его все равно необходимо подстраховать стеклопластиковой или алюминиевой клейкой лентой, особенно на вертикальных трубах.
• Параллель – самый простой способ монтажа, оптимальный для водовода небольшого диаметра.
• Змеевик – данный способ укладки подходит для магистрали большой толщины. Чередующиеся петли обеспечивают очень быстрый прогрев переносимой среды.

Заключение

Рассчитать и смонтировать кабельный обогрев трубопровода при желании можно самостоятельно. Поскольку это ответственная работа, необходимо уделить подготовке особое внимание. Если вы сомневаетесь в правильности подсчетов, стоит воспользоваться специальным калькулятором или обратиться к опытным специалистам. Наши офис и производство расположены в Москве, но мы работаем со всеми регионами России. Учитывайте, что резистивный кабель выпускается готовыми отрезками, длину которых нельзя изменять. Самонагревающиеся модификации более гибкие в этом отношении, но обойдутся дороже. Использовать кабельный обогрев, особенно для труб, находящихся на улице, следует, когда минимальная суточная температура достигает 5 градусов Цельсия и продолжает опускаться. Это позволит гарантированно избежать промерзания.