Обогрев труб: инструменты и технология

В этой статье я хочу рассказать о том, как организовать обогрев труб. В ней будут затронуты как способы теплоизоляции трубопроводов различного назначения, так и использование электрических нагревательных приборов. Я познакомлю вас с разновидностями греющего кабеля, присутствующего на российском рынке, и опишу собственный опыт его использования.

Утепление и принудительный обогрев уберегут водопровод и канализацию от перемерзания.

Утепление и принудительный обогрев уберегут водопровод и канализацию от перемерзания.

Зачем это нужно

Как известно, обычно все инженерные коммуникации прокладываются ниже уровня промерзания грунта: в этом случае проблемы с замерзанием воды в них вас гарантированно не затронут. Однако в ряде случаев это невозможно, неудобно или нецелесообразно.

Приведу несколько примеров:

  • В некоторых регионах страны глубина промерзания достигает 2 метра и более. Рыть траншеи такой глубины для прокладки канализации и водопровода при сооружении небольшого частного дома слишком накладно;
Изолинии глубин промерзания для европейской части страны.

Изолинии глубин промерзания для европейской части страны.

  • Скальные грунты тоже могут поставить под вопрос подземную прокладку коммуникаций. При большой длине ввода затраты на рытье траншеи вполне могут оказаться сопоставимыми со стоимостью строительства небольшого коттеджа;
  • В теплых областях (например, в Крыму, в котором я живу, или в Краснодарском крае) заморозки зимой — скорее исключение, чем правило. Суммарная продолжительность периодов с отрицательной температурой может составлять от одной до двух недель в году. На столь незначительное время проще и дешевле организовать подогрев коммуникаций, а не заглублять их в почву.
Открытая прокладка канализации характерна не только для России. На снимке - здание в Лондоне.

Открытая прокладка канализации характерна не только для России. На снимке — здание в Лондоне.

Теплоизоляция

Теплоизолирующие материалы отчасти решают проблему перемерзания канализации и водопроводов.

Увы, именно отчасти: теплоизоляция уменьшает потери тепла, однако в отсутствие расхода воды через трубу та все равно перемерзнет, хоть это и займет больше времени.

Какие именно изоляционные материалы применяются для утепления трубопроводов?

  • Пенопластовая и пенополиуретановая скорлупа. Она подбирается по диаметру трубы и может быть зафиксирована на ней клеем или хомутами. Нередко скорлупа снабжается отражающим слоем алюминиевой фольги, который уменьшает потери за счет теплового излучения;
Канализационная труба в пенопластовой скорлупе.

Канализационная труба в пенопластовой скорлупе.

  • Оболочки из вспененного полиэтилена и полипропилена. От жесткой скорлупы они отличаются эластичностью; оболочка с продольным надрезом в ней надевается на трубопровод и фиксируется хомутами или опять-таки полоской любого клея;
  • Наконец, трубу можно просто обернуть любым рулонным материалом. Я советую использовать пенофол — вспененный полиэтилен с фольгированной поверхностью. Как и фольгированная скорлупа, он существенно уменьшит потери тепла за счет ИК-излучения.
Пенофол - вспененный полимер со слоем фольги на одной из поверхностей.

Пенофол — вспененный полимер со слоем фольги на одной из поверхностей.

Нагревательные элементы

Форма трубы (точнее, отношение ее диаметра к длине) диктует форму нагревателя: это должен быть кабель.

Греющие кабели, присутствующие в настоящее время на рынке, можно разделить на две основные категории:

  1. Резистивные;
Структура резистивного кабеля.

Структура резистивного кабеля.

  1. Саморегулирующиеся.

Резистивные

Понять принцип его работы легко любому человеку, который не прогуливал физику в школе. Через проводник с высоким сопротивлением течет ток, который вызывает его нагрев. Регулируя удельное сопротивление и длину проводника, можно регулировать удельную и общую потребляемую кабелем мощность, которая полностью преобразуются в тепловую энергию.

Резистивный электрический греющий кабель может быть одножильным и двужильным. В первом случае проводник подключается к источнику питания двумя концами, во втором — одним, что, как правило, гораздо удобнее.

Одножильный и двужильный.

Одножильный и двужильный.

Ключевые особенности, которыми обладает резистивный нагревательный кабель для водопровода и канализации, нетрудно предсказать, зная его устройство:

  • Он продается отрезками фиксированной длины и мощности. Резать кабель нельзя;
  • Перехлест может привести к локальному перегреву и разрушению изоляции;
  • Цена погонного метра минимальна и незначительно отличается от стоимости обычного медного провода небольшого сечения;
  • Мощность, потребляемая кабелем, неизменна. В частности, для него нехарактерны высокие значения пусковых токов.

Уменьшение длины проводника при неизменном напряжении питания приведет к падению его сопротивления, а, значит, к увеличению текущего через кабель тока (это прямо следует из закона Ома).

Закон Ома: ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению проводника.

Закон Ома: ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению проводника.

Так закон выглядит нагляднее.

Так закон выглядит нагляднее.

Увеличившийся ток вызовет перегрев проводника, что увеличит расход электроэнергии относительно номинального и с большой вероятностью приведет к нарушению изоляции и короткому замыканию.

Эту проблему отчасти обходит секционный резистивный греющий кабель для канализации и водопровода. Он состоит из двух продольных токоведущих жил с низким электрическим сопротивлением, соединенных между собой проводниками с более высоким сопротивлением. Такое устройство позволяет резать кабель отрезками фиксированной длины.

Устройство секционного нагревательного элемента.

Устройство секционного нагревательного элемента.

Саморегулирующиеся

Саморегулирующийся греющий кабель для канализационных труб и водопроводов устроен совсем иначе. В нем две токоведущих медных жилы с низким сопротивлением соединяются полупроводящей полимерной матрицей. Под этим громким названием скрывается пластик с высоким коэффициентом температурного расширения с добавленным в него измельченным проводящим материалом (например, графитовой пылью).

Устройство саморегулирующегося кабеля.

Устройство саморегулирующегося кабеля.

Как это работает?

  • При нагреве полимер, являющийся основой полупроводниковой матрицы, расширяется. При этом частицы проводника удаляются друг от друга, теряя электрический контакт между собой. Сопротивление увеличивается, а нагрев участка кабеля уменьшается;
  • При охлаждении процесс инвертируется, что приводит к увеличению мощности и… правильно, к разогреву.
Зависимость потребляемой мощности от температуры.

Зависимость потребляемой мощности от температуры.

В результате мы получаем сразу несколько очень приятных бонусов:

  1. Кабель потребляет именно ту мощность, которая необходима для поддержания целевой температуры. В теплую погоду он снижает потребление электроэнергии, экономя ваши деньги;
  2. Каждый участок кабеля регулируется независимо от других. Если один отрезок трубы начинает замерзать, а другой находится в тепле — нагреваться будет именно та часть трубы, которая остыла до опасной температуры. Отсюда — опять-таки экономия;
Соседние участки нагревательного элемента могут заметно различаться по температуре.

Соседние участки нагревательного элемента могут заметно различаться по температуре.

  1. Перехлесты больше не страшны нагревательному элементу: при нагреве он будет просто-напросто снижать потребляемую мощность;
  2. Кабель можно резать участками произвольной длины. В отличие от двужильного резистивного кабеля концевая муфта, замыкающая жилы между собой, ему не нужна: токопроводящие жилы и матрицу достаточно надежно изолировать (в первую очередь — от контакта с водой).

В дальнейшем я уделю основное внимание именно саморегулирующемуся кабелю — просто потому, что считаю его наиболее интересным и перспективным источником тепла для обогрева инженерных коммуникаций.

Выбор

Итак, мы собираемся купить саморегулирующийся кабель. На что обратить внимание при покупке?

Мощность

Я советую подбирать номинальную удельную мощность кабеля так:

  • Для обогрева ввода водоснабжения диаметром до 32 мм достаточно 10 ватт на погонный метр;
  • Обогрев канализации диаметром 50 мм потребует уже 16 ватт на метр;
Удельная мощность - 16 Вт/погонный метр.

Удельная мощность — 16 Вт/погонный метр.

  • Канализационная труба диаметром 110 мм обогревается кабелем мощностью 30 — 40 Вт/м.

Оплетка

Экранирующая оплетка выполняет две функции:

  1. Уменьшает наводки, которые текущий через кабель ток создает в расположенных неподалеку электроприборах;

Наводки могут быть сколь-нибудь значительными только в том случае, если кабель навит на трубу в виде катушки. Экран же будет выполнять свои функции только будучи подключенным к заземлению.

  1. Обеспечивает механическую защиту матрицы от случайных повреждений.
Оплетка защищает матрицу и токоведущие жилы.

Оплетка защищает матрицу и токоведущие жилы.

На практике:

  • Никаких наводок и отклонений в работе электроприборов рядом с подключенным к питанию кабелем без оплетки я не заметил. В частности, радиоприемник не ловит посторонних шумов, а динамик сотового телефона не издает никаких звуков, кроме речи собеседника;
  • Механическую защиту оплетка обеспечит разве что при попытке перерубить кабель лопатой. Если вы не собираетесь делать этого, без нее можно спокойно обойтись.

Производитель

Кабель состоит из:

  • Пары медных жил;
  • Пластмассы с подмешанным в нее измельченным графитом;
  • Изоляции.

Никаких высоких и секретных технологий в производстве не используется. Производство всех компонентов давно налажено и в Китае, и в Корее, и на всем постсоветском пространстве. Вердикт: гнаться за именем производителя нет никакого смысла. Переплата за бренд ничем себя не окупит.

Качество не обязательно должно быть дорогим.

Качество не обязательно должно быть дорогим.

Кроме кабеля

Для сборки полноценной греющей секции, помимо самого кабеля нужной длины, потребуются:

  1. Так называемый холодный конец (говоря по-русски, провод с вилкой);
Готовая нагревательная секция включается в обычную розетку.

Готовая нагревательная секция включается в обычную розетку.

  1. Термоусадочная трубка трех разных диаметров;
  2. Медные гильзы для обжимки токоведущих жил;
  3. Силиконовый герметик.

Магазины, торгующие кабелем, нередко предлагают все необходимое для сборки секции в виде набора.

Сборка

Как своими руками превратить набор на вашем столе в нагревательную секцию, готовую к работе?

Порядок сборки нагревательной секции.

Порядок сборки нагревательной секции.

Вот пошаговая инструкция:

  1. Снимите с присоединяемого к шнуру питания конца кабеля наружную оболочку. Длина зачищенного участка должна быть примерно равна 45 мм;
  2. Скрутите экран в жгут (разумеется, если он есть);
  3. Зачистите крайние 20 мм матрицы от вторичной изоляции;
  4. Вырежьте крайние 20 мм матрицы и освободите жилы от изоляции;
  5. Зачистите жилы кабеля питания и наденьте на них тонкую термоусадку, затем наденьте среднюю и толстую термоусадку на провод питания;
  6. Соедините гильзами токоведущие жилы кабеля с жилами провода питания и обожмите их специальными клещами или обычными пассатижами;
  7. Сдвиньте на гильзы тонкую термоусадку и обсадите ее феном или пламенем зажигалки;
  8. Средней термоусадкой с небольшим количеством нанесенного под нее герметика обсадите матрицу кабеля и токоведущие жилы провода питания;
  9. Соедините экранирующую оплетку с проводом заземления;
  10. Сдвиньте на соединение толстую термоусадку, предварительно нанеся под нее немного силикона, и обсадите ее;
  11. Срежьте крайние 20 мм кабеля с противоположного конца ступенькой;
  12. Последовательно обсадите конец средней и толстой термоусадочной трубкой с герметиком под ними. Верхняя термоусадка в горячем виде дополнительно обжимается пассатижами.
Обжатая термоусадочная трубка концевой муфты.

Обжатая термоусадочная трубка концевой муфты.

Монтаж

Как выглядит установка греющего кабеля на трубопровод?

В теории — очень просто.

Кабель приклеивается к нижней части трубы (чтобы восходящий поток теплого воздуха прогревал максимальную площадь ее поверхности) алюминиевым скотчем. Именно алюминиевым — потому, что фольга уменьшит потери лучистого тепла. Снаружи труба теплоизолируется скорлупой, оболочкой из вспененного полиэтилена или рулонным материалом.

Внутренний монтаж кабеля в водопровод тоже возможен: он заводится в трубу через муфту с резиновым или силиконовым уплотнителем.

Герметизация ввода в трубу.

Герметизация ввода в трубу.

Установка греющего кабеля внутрь канализационной трубы не рекомендуется по нескольким причинам:

  • Он может стать причиной частых засоров, наматывая на себя всевозможный мусор (волосы, шерсть домашних животных, туалетную бумагу и т.д.);
  • Кабель почти наверняка будет поврежден при прочистке канализации — его намотают на себя канализационный тросик или проволока;
  • Даже если этого не произойдет, агрессивные стоки при постоянном контакте с термоусадочной трубкой на конце кабеля и на соединении с холодным концом за один-два года разрушат термоусадку и вызовут короткое замыкание.

Мой опыт

Некоторое время назад я озадачился модернизацией системы канализации в недавно купленном доме.

В ней были сделаны два важных изменения:

  1. Выгребную яму сменил септик, требующий откачки в несколько раз реже. Отстойник септика из-за особенностей планировки лома и придомовой территории было решено установить не в грунте, а открыто, под крыльцом дома;
Отстойник септика под крыльцом моего дома.

Отстойник септика под крыльцом моего дома.

  1. Канализация достроенного мансардного этажа была выведена к септику прямо по фасаду, открыто.

Это не так наивно, как может показаться. Напомню: дело происходило в Севастополе, городе со средней температурой января в +3 градуса.

Первая же зима, однако, показала, что мои надежды на крымское тепло были чрезмерно оптимистичными. После вторжения с материка арктических воздушных масс температура за одну ночь упала до -20 градусов.

За два дня заморозков произошло следующее:

  • Бак отстойника заполнился льдом. К счастью, полиэтиленовые стенки благодаря эластичности полимера не потрескались, а лишь слегка растянулись;
  • То же самое произошло с горизонтальным участком проложенной по фасаду трубы и с переливом, соединяющим отстойник с бывшей выгребной ямой, а ныне -фильтрующим колодцем.
В горизонтальном участке скорость движения стоков минимальна, и в сильный мороз они начинают намерзать на внутреннюю поверхность трубы.

В горизонтальном участке скорость движения стоков минимальна, и в сильный мороз они начинают намерзать на внутреннюю поверхность трубы.

Мной было принято вполне закономерное решение организовать обогрев трубопроводов греющим кабелем. Кабель мощностью 16 ватт был закуплен для обогрева перелива диаметром 50 мм; для канализации диаметром 110 мм удельная мощность была увеличена до 30 ватт (в полном соответствии с приведенными выше рекомендациями). Несколько метров кабеля было уложено спиралью в сам отстойник, чтобы исключить его перемерзание в дальнейшем.

И концевая муфта, и соединение с шнуром питания были оставлены за пределами бака , чтобы исключить их повреждение гниющими стоками.

На фото хорошо видно, что соединение с проводом питания размещено вне отстойника.

На фото хорошо видно, что соединение с проводом питания размещено вне отстойника.

При монтаже выяснилось, что закрепить кабель только наклеенным вдоль трубы алюминиевым скотчем почти невозможно. Он не обладает сколь-нибудь значительной прочностью и постоянно рвется.

Достаточной прочность фиксации кабеля делается лишь при намотке алюминиевого скотча на трубу в несколько оборотов.

Достаточной прочность фиксации кабеля делается лишь при намотке алюминиевого скотча на трубу в несколько оборотов.

Проблема решалась двумя способами:

  1. Фиксацией кабеля полиэтиленовыми хомутами;
На изгибе кабель притянут полиэтиленовыми стяжками.

На изгибе кабель притянут полиэтиленовыми стяжками.

  1. Наклейкой алюминиевого скотча поверх обычного.
Алюминиевый скотч наклеен поверх обычного.

Алюминиевый скотч наклеен поверх обычного.

По прошествии двух зим эксплуатации системы обогрева можно подвести некоторые итоги.

  • Она показала свою эффективность. И трубы, и отстойник септика при падении температуры ниже нуля (вплоть до минимальных с момента установки обогрева -15С) больше не перемерзали;
  • На счетах за электричество установка кабеля практически не отразилась. В среднем за сезон, по моим подсчетам, кабель потребляет от 30 до 50 КВт*ч электроэнергии. Согласитесь, не самая высокая плата за исправно работающую канализацию.

Заключение

Искренне надеюсь, что мой опыт окажется полезным читателю. Как всегда, дополнительные тематические материалы вы сможете изучить, просмотрев видео в этой статье. Жду ваших дополнений и комментариев. Успехов, камрады!

X
X
загрузка...


Please leave this field empty.

Обязательно приложите ФОТОГРАФИЮ проблемы! Чем яснее проблема - тем проще ответить эксперту









Удалить

Удалить

Удалить

Удалить

Добавить файл

Ответ эксперта придет вам на почту. Обычно время ответа от 30 минут до 2 суток

Top