Обогрев водопроводных и канализационных труб

Обогрев и защита от замерзания водопроводных и канализационных труб

1_8.jpgВ обозримом прошлом традиционным способом предотвратить замерзание воды в водопроводе являлось углубление системы ниже глубины промерзания земли. Естественно, кроме этого, использовались и продолжают использоваться разнообразные теплоизоляционные материалы для утепления водопроводных труб, которые при низких температурах не всегда могут справиться с защитой системы от замерзания.

Современные технологические разработки в области теплотехники позволяют полностью, либо частично отказываться от устаревших методов и обеспечить подогрев водопроводных труб проложенных либо выше глубины промерзания грунта, либо снаружи. При относительной демократичности стоимости электрических бытовых систем, обеспечивающих обогрев водопроводных труб, намного снижаются материальные затраты, связанные с прокладкой водопроводных труб в грунте.

Обладая определенными знаниями и не обладая навыками, подогрев водопроводных труб вполне реально произвести своими руками. Это наиболее актуально для тех людей, которые проживают в собственных домах и имеют небольшие «проблемные» участки системы, требующие обогрева водопроводных труб или узлов в зимний период - уличные краны, колонки, места подвода водопроводной системы и т.д.

Кабельная нагревательная система используется для защиты от замерзания и поддержания заданной температуры таких объектов, как:

1  Трубопроводы (водопроводы и др.)

2  Трубы внутри помещений

3  Трубы на улице, как над землей, так и подземные

4  Дренажные трубы

5  Канализация

6  Пожарные трубопроводы и гидранты

Система обогрева труб и защиты от замерзания нагревательным кабелем может устанавливаться как снаружи, так и внутри трубы.

Преимущества использования нагревательного кабеля:

1  Трубы, свободные ото льда

2  Уменьшение глубины залегания водопроводов

3  Отсутствие затрат на ремонты после тяжелой зимы

В состав системы входит:

1.     Нагревательный кабель (саморегулирующийся или резистивный)

2.     Терморегулятор (для саморегулирующего греющего кабеля необязательно)

3.     Электроустановочные изделия (контактор, автоматический выключатель защиты), устанавливаемые в ШУ (шкаф управления)

4.     Фольгоскотч - самоклеющаяся алюминиевая лента

5.     Теплоизоляция

У резистивного (двухжильного) или саморегулирующего нагревательного кабеля на одном конце смонтирована концевая муфта. На другом конце соединительная муфта - для соединения с силовым кабелем, который подключается к источнику питания. В резистивном кабеле выделение тепла происходит за счет омических потерь в нагревательной жиле кабеля. Выделение тепла происходит равномерно по всей длине кабеля и не зависит от температуры окружающей среды.  Конструкция резистивного нагревательного кабеля проще, соответственно стоимость его изготовления и цена для потребителя меньше. Резистивные нагревательные кабели выпускаются готовыми секциями с концевыми и соединительными муфтами, определенной мощности, определенной длины. Пересечение одного кабеля другим или укладка внахлест запрещена!

Компания «Теплоэлектромаг» для системы обогрева труб предлагает:

- Резистивный нагревательный кабель Чуваштеплокабель

 - Резистивный нагревательный кабель DEVI

При установке резистивного нагревательного кабеля необходимо использовать терморегулятор  с датчиком температуры трубы. для защиты кабель от перегрева. Саморегулирующийся нагревательный кабель можно применять без терморегулятора, в этом случае  нагревательный кабель будет поддерживать температуру +50С. Что вполне достаточно для того, чтобы вода в водопроводе не замерзала.

Компания «Теплоэлектромаг» для системы защиты от замерзания и обогрева трубы предлагает:

-  Саморегулирующий нагревательный кабель ССТ, Россия

-  Саморегулирующий нагревательный кабель DEVI,  Дания

В основе конструкции греющего саморегулирующего кабеля применяется полимерная полупроводниковая матрица. Саморегулирующийся кабель может иметь разное тепловыделение на разных участках кабеля. При уменьшение температуры тепловыделение (тепловая мощность) возрастает, и наоборот при увеличение температуры, тепловыделение снижается. Таким образом, чем холоднее труба, тем больше греет кабель и наоборот. За счет этого саморегулирующийся кабель защищен от перегрева и допускается самопересечение кабеля. Кабель можно отрезать любой требуемой  длины. Концевые и соединительные муфты выполняются самостоятельно.

Теплоизоляция необходима для уменьшения теплопотерь. Применение кабельного обогрева без теплоизоляции теряет смысл, так как в этом случае будет обогреваться в большей степени воздух вокруг водопровода. В качестве теплоизоляции могут быть использованы такие материалы, как вспененный полиэтилен, пенополиуретан, минеральная вата или другие материалы применяемые для утепления труб. Теплоизоляция должна быть защищена от воздействия влаги, которая снижает ее эффективность.

Расчет и подбор нагревательного кабеля для системы кабельного обогрева труб

2_11.jpg Для того, чтобы кабельный обогрев выполнял требуемую задачу по защите труб от замерзания, его мощности должно быть достаточно для компенсации теплопотерь. Основные факторы, которые учитываются при расчете теплопотерь:

-  Минимальная температура окружающей среды

-  Место установки трубы

-  Диаметр трубы

-  Тип трубы и её протяженность, на которой требуется установить подогрев

-  Толщина и коэффициент теплопроводности теплоизоляции

Чем больше труба или чем тоньше теплоизоляция, тем больше необходима удельная мощность кабеля [Вт/м]. Однако для защиты от замерзания полиэтиленовых и пластиковых труб установленная мощность не должна превышать 18 Вт/м. Иначе возможно, что температура кабеля превысит максимально допустимые значения для материала трубы, что приведет к ее повреждению.

Величина тепловых потерь рассчитывается по формуле:

Q =(2 * 3,14 * W * L * ( t вн. - t нар. )/ Ln ( D / d тр. нар )) *1,3

где:

-  W - коэффициент теплопроводности тепло изоляции, обычно равен 0,04 [Bt / m *° C]

-  L - длина трубы, [ m ]

-  t вн. - температура жидкости внутри трубы, [° C ]

-  t нар. - температура окружающей среды, [° C ]

-  D тр.изол. - наружный диаметр трубы с теплоизоляцией, [м]

-  d тр.нар - наружный диаметр трубы, [м]

-  1,3 - коэффициент запаса

Требуемая длина кабеля:        

L кабеля = Q/ Руд. каб., где: Руд. каб.- удельная мощность кабеля

Необходимо при расчете длины кабеля добавлять количество кабеля на задвижки, опоры, и д.р. арматуру, используемую на трубопроводе.

Данные для расчета этих длин приведены в следующей таблице:

Дополнительная длина нагревательного кабеля на каждый фитинг, в зависимости от проходного сечения трубы Dу. Минимальный шаг укладки - 50 мм.

Труба Dy, мм

Фланцы,м

Задвижки,м

Насосы, м

Фильтры, м

Опоры,м

8

0,1

 

 

 

 

10

0,2

 

 

 

 

15

0,2

0,3

0,5

1,1

0,1

20

0,3

0,3

0,7

1,3

0,1

25

0,3

0,4

0,8

1,7

0,1

40

0,4

0,6

1,2

2,4

0,2

50

0,4

0,8

1,5

3

0,2

65

0,4

0,9

1,8

3,7

0,2

80

0,5

1,1

2,2

4,5

0,2

100

0,6

1,4

2,9

5,8

0,25

150

0,6

2,1

4,2

8,5

0,25

200

1

2,8

5,5

11

0,25

250

1

3,4

6,9

13,7

0,25

Пример расчета мощности обогрев труб

Требуется рассчитать систему обогрев труб водоснабжения с исходными данными:

  диаметр трубы: d тр.нар = 32 мм , длина трубопровода: L = 45 м

 температура окружающей среды: - 350C ;

 толщина теплоизоляции = 25 мм

Подставляя все значения в формулу, получим расчетные теплопотери:

Q = 2 * 3,14 * 0,04 * 45 * ( + 5 - ( -35 )) /( Ln ( 82 / 32 )) * 1,3 = 625 Вт

Требуемая мощность на 1 м трубы равна, согласно исходных данных:

625 Вт / 45 м = 14 Вт/м.

Можно выбрать саморегулирующий нагревательный кабель удельной погонной мощностью 17 Вт/м.

Монтаж кабельного обогрева, защиты труб от замерзани  я

3_6.jpgНагревательный кабель и терморегулятор монтируются в соответствии с Правилами Устройства Электроустановок (ПУЭ). Монтаж должен выполняться только квалифицированными электриками.

Требования: Радиус изгиба нагревательного кабеля не должен превышать минимальный радиус изгиба

  Греющий кабель не должен лежать на острых предметах, например, на остриях, оставшихся после сварки

Перед монтажом нагревательного кабеля труба должна быть проверена на отсутствие протечек и повреждений. Запрещено включать нагревательный кабель, смотанный в бухту. Водопровод после монтажа системы обогрева водоснабжения должен быть теплоизолирован.

Возможны 2 варианта монтажа нагревательного кабеля  на поверхность обогреваемой трубы для достижения требуемой мощности:

-  Нагревательный кабель укладывают продольно вдоль трубы в одну или несколько параллельных ниток в зависимости от расчетной мощности.

-  Нагревательный кабель обматывают спирально вдоль трубы в случае, когда длина кабеля больше длины обогреваемой трубы.

У полиэтиленовых и пластиковых труб для равномерного распределения тепла по трубе необходимо предварительно сделать алюминиевую прослойку с помощью фольгоскотча. 4_6.jpg Греющий кабель, установленный на поверхность трубы, фиксируют при помощи клейкой алюминиевой ленты или иных термостойких лент, обеспечивающей плотный контакт между кабелем и трубой. Закрепление нагревательного кабеля  на трубе должно проводиться так, чтобы при этом не повредить кабель. В местах крепления вентилей или фланцев петли кабеля длиной до 1,5 м тщательно крепятся к ним, оставляя возможность разъединения труб при необходимости. Сопротивление  нагревательного кабеля и сопротивление изоляции кабеля обязательно проверяются после установки кабеля на трубу.

При монтаже не допускается пересечений резистивного  нагревательного кабеля. Саморегулирующийся греющий кабель может быть смонтирован с перехлестом. Саморегулирующийся не перегорит. Но все равно самопересечение не желательно, т.к. греющий кабель может руководствоваться в этом случае для саморегулирования не температурой трубы, а температурой соприкасающегося своего же отрезка кабеля. Поэтому пересечение необходимо использовать только в случаях, когда без этого не обойтись: например, при монтаже на вентили, фланцы или опоры.

5_3.jpg Нагревательный кабель прихватывается к трубе липкой алюминиевой лентой (фольгоскотчем). Лучший термический контакт достигается, если греющий кабель покрыт фольгоскотчем целиком. Это предохраняет нагревательный кабель от контакта с теплоизоляцией  и создает хороший тепловой контакт с трубой.

При монтаже теплоизоляции необходимо ее тщательно защитить от попадания влаги. При необходимости после теплоизоляции укладывают гидроизоляцию.

Термодатчик и его кабель крепятся к трубе так же, как и нагревательный кабель. Термодатчик при приклейке надо расположить так, чтобы он располагался посередине между нитями нагревательного кабеля по возможности на верхней части обогреваемой трубы.

На всех трубах должна быть разметка, говорящая о том, что на трубе помещен электрический нагревательный кабель. Если электрокабель проходит в земле, то на плитах, закрывающих трассу трубопровода с подогревом или непосредственно в грунте над кабелем должна быть красная или желтая пластиковая лента, предупреждающая о прохождении трубопровода с подогревом.