Для чего и где необходимо подогревать водопровод?

Для чего – вопрос риторический, конечно. Все знают, что случается с водой при отрицательных температурах, и к чему может привести ее замерзание в ограниченном объёме (в частности – в трубе). Так что зимой прихваченный морозом водопровод не только осложняет жизнь хозяевам дома отсутствием воды. Очень вероятна серьезная авария, влекущая за собой масштабные ремонтно-восстановительные работы.

Замёрзшая вода часто становится причиной нарушения целостности труб, что требует немедленных и нередко – весьма масштабных аварийных работ.
Замёрзшая вода часто становится причиной нарушения целостности труб, что требует немедленных и нередко – весьма масштабных аварийных работ.

Хозяевам городских квартир с этим вопросом проще – они по договору получают воду уже на входе в свои владения. Владельцу частного дома всегда есть над чем думать – у него обязательно найдется участок наружной подземной прокладки трубопровода от автономного источника или от центрального коллектора. И сохранность этого участка – целиком на его совести.

Напрашивающееся решение – размещать трубопровод на такой глубине, где никогда гарантированно не будет температуры ниже нуля (за счет геотермального тепла). То есть – прокладывать трубы ниже уровня промерзания грунта, добавив еще для надёжности 300÷500 мм глубины.

Это действительно решение, но, увы, не полное, да и не всегда возможное. По той простой причине, что грунт на участке строительства может просто не позволить прокладку глубоких траншей.

Простой пример – уйти на глубину, ниже уровня промерзания грунта, не позволяет плотная каменная гряда.
Простой пример – уйти на глубину, ниже уровня промерзания грунта, не позволяет плотная каменная гряда.

Но даже если с этим проблем нет – все равно труба должна «вынырнуть» с глубины, чтобы войти в дом до станции подготовки или коллектора раздачи.  А это означает, что наверняка будут участки на подъёме, при проходе через замерзающие слои грунта, через ленточный фундамент, через пространство между грунтом и перекрытием, если дом покоится на свайном или столбчатом фундаменте. Наконец, на пути трассы могут быть и неотапливаемые подвальные или цокольные помещения, где воду тоже может «прихватить».

Только лишь термоизоляцией здесь отделаться невозможно. Утеплитель способен предупредить быстрый уход тепла, но ни одной калории он добавить не в состоянии.  То есть длительное время с морозом ему в одиночку не справиться. Значит, нужен какой-то минимальный нагрев, чтобы удерживать воду выше нулевой отметки.

Нагревательный кабель на участке подъема водопровода с глубины и входа в дом
Нагревательный кабель на участке подъема водопровода с глубины и входа в дом

Благо, такие уязвимые участки чаще всего располагаются поблизости от дома или непосредственно в нем. Это все же несколько упрощает хлопоты по защите их от промерзания.

А здесь показан прогрев участка прохода водопроводной трубы через фундамент.
А здесь показан прогрев участка прохода водопроводной трубы через фундамент.

Какие варианты напрашиваются для этого помимо качественной термоизоляции? Пускать вдоль водопровода тепловой спутник с горячим теплоносителем от системы отопления? Это далеко не всегда возможно, но зато всегда – очень хлопотно. Значит, остается электрический обогрев.

Именно для таких целей разработаны нагревающие кабели различного типа. В том числе – и интересующие нас саморегулирующиеся.

Принцип преобразования электрической энергии в тепловую – то что надо в таких условиях. Имеется в виду, что не требуется какого-то сложного монтажа, а само оборудование имеет очень компактные размеры.

Главным «рабочим органом» становится кабель, естественно, заключенный в очень надёжную со всех точек зрения изоляцию. Располагаться этот кабель может как снаружи трубы, так и в ее полости, предохраняя наиболее уязвимые участки водопровода от замерзания. В любом случае изоляция должна гарантированно исключать порывы, замыкания, плавление, пробои на корпус трубы или в воду, другие неприятности.

Казалось бы, самый простой вариант – обычный резистивный нагрев, по типу спирали или ТЭНа.

Труба с водой для обогрева

Действительно, такие нагревательные кабели предлагаются в продаже. Они несложны по устройству – роль нагревателя выполняет проводник, изготовленный из особого сплава, имеющий определенное повышенное электрическое сопротивление. При пропускании тока (подключении кабеля к сети) проводник нагревается, отдавая тепло через слои изоляции стенкам трубы.

Резистивные кабели бывают одножильным (крайне неудобными в рассматриваемых условиях) и двужильными. У двужильных, в зависимости от модели, или оба проводника могут играть роль активного нагревательного элемента, или один служит только для коммутации замкнутой цепи, а второй становится «ТЭНом». В любом случае двужильный кабель должен иметь концевую муфту, в которой оба проводника замыкаются.

Одножильный и двужильный нагревательные кабели. В обязательном порядке предусматривается заземляющий экран.
Одножильный и двужильный нагревательные кабели. В обязательном порядке предусматривается заземляющий экран.

Такие кабели обладают массой достоинств, к коим можно отнести высокие показатели мощности нагрева, простоту конструкции и, соответственно, относительно невысокую цену.

Но некоторые недостатки резистивного нагрева все же заставляют задумываться о поиске более совершенных вариантов. Есть немало сложностей в управлении такой системой. Ее никак нельзя назвать экономичной. Нагрев производится одинаково по всей длине кабеля, то есть если кабель настраивается по самому холодному участку, в некоторых местах температура может быть явно избыточной (с точки зрения экономии, конечно).

Недопустима укладка таких кабелей с перехлёстом – в этих точках почти гарантировано быстрое перегорание.

И еще одно — такие кабели обычно реализуются в виде готовых изделий определенного метража – как, скажем, готовая спираль или ТЭН. И самостоятельное изменение длины (наращивание или укорочение) запрещено — оно неизбежно сопровождается изменением всех характеристик кабеля: сопротивления, тока нагрузки, вырабатываемой тепловой мощности.

Поэтому с этих позиций намного более выгодным видится использование саморегулирующегося кабеля.

Устроен он – совершенно иначе, да и принцип его действия – совсем другой.

Устройство саморегулирующегося полупроводникового нагревательного кабеля.
Устройство саморегулирующегося полупроводникового нагревательного кабеля.

1 – наружная защитно-изолирующая оболочка из полиэтилена низкого давления (LDPE). Этот полимер полностью безопасен для любых пищевых продуктов, то есть никак не испортит и качества воды, если кабель предполагается разместить внутри трубы.

2 – второй слой внешней оболочки выполнен из прочного и гибкого полимера, модифицированного полиолефина, обладающего отменными диэлектрическими характеристиками и стойкостью к перепадам температур.

3 – экранирующая оплетка из луженой медной проволоки.

4 – еще одна экранирующая оплетка – на этот раз из алюминиевой фольги.

5 – основной слой диэлектрика – полиолефиновая изоляция.

6 – полупроводниковая нагревательная матрица – основной «рабочий элемент» кабеля.

7 – залитые в материале матрицы два медных проводника (в показанном примере – луженые)

В чем же особенности работы такого кабеля? Давайте разбираться…

Так как проводники кабеля изготовлены из обычной меди, то совершенно очевидно – никакой резистивной функции они выполнять не будут. Этот металл – отменный проводник с очень невысоким сопротивлением. Так что провода выполняют роль токонесущих шин (для фазы и нуля), и потому между собой напрямую не закорочены – в отличие от двухжильных резистивных кабелей, в концевой муфте жилы надежно изолированы одна от другой.

А проводимость тока идет через полупроводниковую матрицу. Причем, одновременно по всей длине нагревательного кабеля. То есть любой отдельно взятый участок кабеля можно рассматривать как самостоятельную цепь с питанием через общие шины.

А вот матрица, при пропускании через себя тока, дает требуемый нагрев. Но это еще – не самое главное. Не зря было указано, что материал матрицы – полупроводник, то есть в него заложены определенные свойства. А конкретно – количество n-p переходов, то есть создаваемых «цепочек» проводимости, имеет свойство изменяться с изменением температуры. .

Принцип саморегуляции, реализованный в полупроводниковой матрице нагревательного кабеля.
Принцип саморегуляции, реализованный в полупроводниковой матрице нагревательного кабеля.

Чем ниже температура, тем больше создается «дорожек проводимости», тем больше проходит тока, тем больше нагрев.

С ростом температуры проводимость матрицы начинает снижаться – стало быть, уменьшается и количество выделенного кабелем тепла.

Труба с водой для обогрева

На определенном пределе нагрева проводимость может и вообще практически «закупориться» или стать столь низкой, то потребление тока будет минимальным, а нагрев – практически неощутимым.

Согласитесь, это очень удобно.  Как мы уже видели, на участке прокладки нагревательного кабеля чередуются весьма различающиеся по внешним температурным условиям зоны. То есть труба может, например, прокладываться на безопасной глубине, затем постепенно подниматься (зимой это будет характеризоваться понижением температуры), проходить через массивный фундамент, страшно вытягивающий тепло, затем попадать в теплое помещение домашней насосной станции.

Понятно, что стоимость подобных нагревательных кабелей может быть в несколько раз выше резистивных. И это, наверное, единственный их недостаток. Но зато и достоинства – очевидны.

Кстати, еще об одном преимуществе. Такой кабель можно приобретать готовыми секциями, то есть с уже установленными «холодными проводами» (провода для подключения к сети) и концевой изолирующей муфтой. Но это бывает не всегда удобно – в ассортименте магазина на момент покупки может не оказаться нужного набора.

В продаже представлены готовые наборы нагревательных саморегулирующихся кабелей определенной длины.
В продаже представлены готовые наборы нагревательных саморегулирующихся кабелей определенной длины.

Но вполне можно приобрести такой кабель и метражом, то есть ровно столько, сколько требуется по результатам проведения расчетов.

Кабель поступает в продажу и в бухтах, то есть имеется возможность приобрести необходимый метраж без оглядки на предмет наличия готовых комплектов.
Кабель поступает в продажу и в бухтах, то есть имеется возможность приобрести необходимый метраж без оглядки на предмет наличия готовых комплектов.

Такой кабель можно свободно резать — на внешней оплетке имеется маркировка по длине в бухте и отметки мест реза. Правда, перед монтажом предстоит на одном конце кабеля самостоятельно скоммутировать и заизолировать «холодные провода», а на втором – концевую изолирующую муфту. Задача очень ответственная, но суперсложной ее не назовешь. Как это проводится – будет рассказано ниже.

Несколько основных правил укладки саморегулирующегося нагревательного кабеля на поверхности водопроводной трубы

Правильно подобранная система обогрева – это залог долговечной защиты от замерзания любого типа трубопровода. Поэтому прежде чем остановиться на конкретном продукте, давайте ближе познакомимся с ассортиментом, предлагаемым рынком.

Кабельная продукция, имеющаяся в продаже, делится на 2 вида в зависимости от типа монтажа – предназначенная для размещения снаружи и внутри трубы.

Рассмотрим подробнее второй вариант, что в свою очередь подразделяется на 2 вида в зависимости от назначения трубопровода:

  • для пищевых целей;
  • для бытовых нужд и прочих задач.
Предлагаем ознакомиться  Стиральная машина вытекает вода снизу

В первом случае кабель имеет защитное покрытие из пищевого полимера, не влияющего на состав и качество воды, например, полиолефин, фторполимер.

Греющий кабель в пищевой оболочке

У пищевых греющих кабелей оболочка не выделяет токсичных веществ при контакте с водой, что обеспечивает безопасность при использовании воды в пищу. Правда, эта особенность влияет на стоимость – изделие существенно отличается по цене

Во втором случае жестких требований к типу покрытия не предъявляют, но такую систему нельзя использовать для обогрева трубопровода пищевого назначения. Еще одно различие между кабелями заключается в принципе действия.

Все предложенные пользователю варианты греющего кабеля делятся на две основные группы:

  • резистивными;
  • саморегулирующимися.

В первом случае речь идет об одно или двухжильном изделии. Производитель, как правило, сразу же выпускает готовую систему для монтажа, у которой предусмотрена определенная длина. Кабель часто снабжен вилкой для подключения в сеть. В резистивную систему дополнительно включается терморегулятор и датчик температуры.

Замерзание труб чревато серьезными авариями

А в случае с саморегулирующимся изделием дополнительные датчики и регуляторы не нужны. В нем за уровень нагрева отвечает полупроводящая матрица, способная включать и автоматически выключать систему при достижении определенных температурных показателей.

Греющий кабель с металлической оплеткой

Греющий кабель с матрицей из полупроводников. По ее двум сторонам параллельно проходит две жилы, независимые друг от друга. Что позволяет делить подобный кабель на отрезки необходимой длины

  • Если это позволяют расчеты, то оптимальное размещение кабеля, самое простое в реализации – одна «нитка» параллельная оси в нижней трети окружности трубы (имеется в виду, конечно, ее горизонтальное расположение. Так обеспечивается прогрев и наиболее «проблемной» нижней области канала, и верхней.
Крепление одной «нитки» греющего кабеля к металлической трубе.
Крепление одной «нитки» греющего кабеля к металлической трубе.
  • Для фиксации к металлической трубе бывает достаточно хомутов из водостойкого скотча, размещенных с шагом в 300 мм по длине трубы.

Иное дело, если подогревается труба полимерная, например, водопроводная ПНД. Расположение кабеля остается тем же, но система крепления несколько меняется. Помимо хомутов, он крепится к наружной стенке трубы широкой полосой фольгированного скотча.  Иначе качественного теплообмена не достичь.

Крепление саморегулирующегося нагревательного кабеля к стенке полимерной водопроводной трубы.
Крепление саморегулирующегося нагревательного кабеля к стенке полимерной водопроводной трубы.
  • Что делать, если одной параллельной «нитки» по расчетам недостаточно? Есть несколько вариантов. Расчет, кстати должен дать понять, сколько метров обогревательного кабеля придется на погонный метр трубопровода.

1 — Если это превышение большое, то можно разместить на внешней поверхности трубы две или даже более «ниток» кабеля.

Если укладывается боле 1 «нитки» то выбираются примерно такие схемы их расположения.
Если укладывается боле 1 «нитки» то выбираются примерно такие схемы их расположения.

2 — Если требуется просто определенное удлинение на участке трубы, допустим, полтора метра кабеля на метре водопровода, то можно поступить двумя способами.

— Элементарно намотать кабель спирально на трубу. Просто , но не всегда удобно. Кроме того, сложно контролировать, сколько уже кабеля ушло на погонный метр водопровода.  Этот метод показан на картинке ниже под буквой «б».

Что делать, если по расчетам требуется разместить длинный кабель на более коротком участке водопровода?
Что делать, если по расчетам требуется разместить длинный кабель на более коротком участке водопровода?

— Второй способ (на рисунке он показан под буквой «а») кажется более удобным. Допустим, на участке трубы длиной Lт необходимо уложить обогревающий кабель длиной Lк. Первым делом на границах этого участка хомутами закрепляется требуемая длина кабеля. Он провиснет вниз углом. Ну а затем этот угол попросту оборачивается в обратном направлении вокруг трубы, и тоже закрепляется хомутами из водостойкого скотча.

  • Особого отношения всегда требуют отводы (участки поворота трубы), фланцы, задвижки (краны), металлические опоры. Здесь всегда необходимо большее количество тепла, просто в силу массивности (а стало быть – и высокой теплоемкости) этих металлических деталей общей конструкции.
Иллюстрация Тип узла, требующего дополнительного подогрева кабелем
Труба с водой для обогрева Дополнительной обогрев в местах расположения фланцев или фитингов.
Труба с водой для обогрева Расположение дополнительного кабеля для обогрева кранов, задвижек, вентилей.
Труба с водой для обогрева Дополнительные петли кабеля в области металлической опоры водопровода
Труба с водой для обогрева Рекомендуемое расположение кабеля на поворотах (на отводах).

Уже не раз отмечалось, но повторимся – в любом случае после монтажа кабеля на поверхность трубы следует этап ее полноценной термоизоляции.

Если участок , требующий обогрева, не особо длинный, заканчивается непосредственно в помещении дома, если на его протяжении нет кранов, задвижек, он относительно прямой, то есть не изобилует поворотами, а внутренний диаметр трубы – в пределах 1 дюйма, то вполне можно разместить нагревательный саморегулирующийся кабель и внутри. Достоинства очевидны – прямой контакт, без «посредников», кабеля с водой дает наилучшие результаты.

Очень часто, когда подогрева требует лишь не очень большой прямой участок на входе в дом, оптимальным вариантом становится размещение кабеля в трубе.
Очень часто, когда подогрева требует лишь не очень большой прямой участок на входе в дом, оптимальным вариантом становится размещение кабеля в трубе.

Недостатки: определенные сложности в монтаже (спойлер – невеликие), лишнее уязвимое место водопровода в точке входа кабеля в трубу (при качественном монтаже – несущественно), некоторое заужение внутреннего канала кабелем (тоже не особо заметное и не «делающее погоды»).

В статье выше уже не раз акцентировалось внимание, что для такой прокладки требуется кабель в изоляции, сертифицированной в плане безопасности контакта с питьевой водой. На это обращается внимание сразу – при покупке кабеля.

В чем видится основная сложность монтажа (если полагать, что сам кабель уже качественно подготовлен, и за герметизацию концевой втулки нет никаких опасений). Естественно, это правильно организованный, с герметичным уплотнением, вход кабеля в трубу, исключающий протечку воды.

Схема входа нагревательного кабеля в водопровод.
Схема входа нагревательного кабеля в водопровод.

Ничего сложного, как видите, особо и нет.

1 – водопровод, требующий подогрева.

Разновидности резистивных кабелей

2 – обязательный тройник на месте ввода кабеля в трубу.

3 – нагревательный кабель (саморегулирующийся).

4 – концевая изолирующая муфта.

5 – соединительная муфта, коммутация нагревательного и электрического кабелей.

6 – электрический кабель питания с вилкой или с подключением в распределительную коробку с автоматикой.

«Медным» цветом на рисунке выделен комплект деталей, обеспечивающих герметизацию входа кабеля в трубу.

7 – уплотнительная втулка, прикручиваемая на тройник водопровода.

8 – эластичная резиновая муфта.

9 – две шайбы, по обе стороны эластичной муфты. Сжимая ее, они обеспечивают надежную герметизацию кабельной проходки.

10 – зажимная втулка, закручиванием которой как раз и достигается требуемая герметизация узла.

Что-то рассказывать про сборку этого узла – наверное, лишнее. Любой человек, хоть немного разбирающийся в сантехнике, без труда справится с такой задачей, если в его распоряжении будут все необходимые комплектующие. А они, как правило, продаются комплектом.

Возможные варианты заведения нагревательного кабеля в трубу через тройник.
Возможные варианты заведения нагревательного кабеля в трубу через тройник.

Если разобраться, то такое размещение кабеля выглядит чуть ли не даже более простым, нежели наружное. Правда, расположение нагревательного элемента внутри ни в коей мере не снижает значимости качественной внешне термоизоляции.

На что смотреть при выборе кабеля?

Перед покупкой следует сразу же определиться, кто будет выполнять монтажные работы. Если в планах самостоятельная установка, то лучше остановиться на более простом варианте. Рассмотрим подробнее, какие критерии важны при выборе.

Если требуется обогреть трубу, поставляющую в дом питьевую воду, то следует покупать кабель в пищевой оболочке. Все производители и магазины обязательно указывают эту характеристику в сопроводительных документах. Требования к оболочке кабеля для систем, транспортирующих стоки и техническую воду, не такие строгие.

Готовая система для обогрева трубопровода

Категорически нельзя в трубу с питьевой водой помещать кабельную систему из материалов, не предназначенных для прямого контакта с ней. Такое решение чревато проблемами со здоровьем

Не удивляйтесь, но изделие в безопасной для питьевой воды оболочке будет стоить дороже.

Перед покупкой нужно определить длину участка, который нуждается в обогреве. От этого будет зависеть и отрезок кабеля.

Сразу же стоит решить, какой тип греющего кабеля вам предпочтительнее – резистивный или саморегулирующийся. Первый вариант – более дешевый. Но его срок эксплуатации короче, а установка сложнее, особенно для новичка в этом вопросе.

Еще одно существенное отличие резистивного провода в том, что купить можно греющее изделие лишь определенной длины – производитель подготовил различные варианты. Поэтому выбирать придется из имеющегося наличия. Более того, резистивная система чаще всего снабжена вилкой для подключения к питающей сети.

Резистивный греющий кабель

Резистивная система для обогрева трубопровода. В зависимости от качества материалов и производителя ее ценник может существенно отличаться

Второй вариант дороже, но проще в монтаже. Саморегулирующийся кабель продается в бухте, если покупатель отрезает определенную длину, или же есть готовые варианты греющей системы, снабженные силовым кабелем.

В независимости от выбранного варианта, следует быть крайне осмотрительным – не стесняться требовать сопровождающие документы от фирмы-производителя, гарантийный талон и сертификат качества продукции.

Чтобы установленный кабель смог обогреть коммуникации, нужно правильно подобрать мощность. Эта характеристика также указывается производителем.

Для водопроводных систем используют трубы диаметром до 32 мм, для которых рекомендуют применять греющие системы на 9-16 Вт. Причем это мощность одного погонного метра. Чтобы вычислить общее значение, нужно указанный параметр умножить на всю длину кабеля.

Греющий кабель с саморегулирующейся матрицей

Предпочтительнее использовать кабель со способностью регулировать уровень нагрева самостоятельно. Это более совершенные и новые разработки, такие кабели активно применяют в бытовых условиях

Более того, специалисты не рекомендуют в целях экономии покупать резистивный тип изделия, считая последний менее надежным для монтажа внутрь трубопровода.

Что касается стоимости, то этот критерий также важен: слишком дешевый кабель покупать нельзя. Правило “хорошее не может стоить дешево” в выборе кабеля полностью себя подтверждает.

Если цена очень низкая на понравившуюся кабельную систему и есть документы от производителя, то нужно обязательно обратить внимание на срок годности – недобросовестный продавец может предложить просроченное изделие, или срок истекает через 6-12 месяцев.

Предлагаем ознакомиться  Как разобрать чугунную ванну

От такого «выгодного» предложения лучше отказаться – по окончанию гарантии кабель может перестать выполнять свои функции и его придется менять, что грозит повторными расходами.

Кабельная продукция компании Caleo

На ценник саморегулирующегося изделия прямо влияет качество матрицы. От которой напрямую зависит срок службы, о чем заявляет производитель. Например, у продукта xLayder-EHL фирмы Caleo гарантия составляет 3 года, а срок эксплуатации – 20 лет

Также при выборе кабеля для внутреннего обогрева лучше отдавать предпочтение известным производителям:

  • немецким – Eltherm Gmbh (Германия);
  • американским – Raychem и Heat Trace Products, LLC;
  • корейским – Caleo;
  • французским – Eltrace;
  • датским – Devi;
  • финским – Ensto.

На рынке присутствует много продуктов японского производства, предназначенных для обогрева водопровода. Здесь также следует быть внимательным и не купить дешевую китайскую подделку. Кроме провода и сальники нужно выбирать качественные.

Обратите внимание на форму сечения внутри уплотняющей резинки – она бывает круглой и прямоугольной/квадратной под различное сечение кабеля. Очень важно купить надежные муфтовые элементы – цена их должна быть не меньше, чем 5 м кабеля. В вопросе обогрева трубы не стоит чрезмерно экономить.

Как проводится расчет нагревательного кабеля?

Если точнее – необходимо определить, какой метраж кабеля какой удельной мощности обеспечит гарантированную защиту уязвимого участка водопровода от замерзания.

Начнем с того, что любой кабель характеризуется удельной тепловой мощностью. Этот показатель говорит, сколько ватт тепловой энергии можно снять с погонного метра кабеля при его штатной работе. Такой показатель обычно нанесен маркировкой на верхнюю оплётку, наряду с другими данными.

А так как параметр мощности саморегулирующегося кабеля – величина, как мы помним, зависящая от температуры, то обычно для таких изделий указывается средняя мощность в оптимальной точке выше границы замерзания – примерно 10 ℃. Этот порог, кстати, и дальше будет фигурировать в наших расчетах.

Надпись однозначно дает понять, что при температуре окружающей среды в 10 градусов удельная мощность кабеля составит 16 Вт на погонный метр.
Надпись однозначно дает понять, что при температуре окружающей среды в 10 градусов удельная мощность кабеля составит 16 Вт на погонный метр.

Надо сказать, что нет четкой линейки мощностей таких кабелей – в разных производителей могут быть свои «шкалы». Но если оценить в общем, просмотрев немало предлагаемых вариантов, то можно судить, что попадаются кабели с удельной линейной мощностью от 7 и до 50 Вт/м.

Понятно, что расположенный под термоизоляцией на теле трубы или внутри утепленной трубы греющий кабель должен быть в состоянии полностью восполнить неизбежные теплопотери и иметь небольшой запас мощности. Так, чтобы ни при каких обстоятельствах не допустить начала морозной кристаллизации воды в неподвижном ее состоянии.

Подогрев водопровода кабелем вовсе не снимает проблемы его качественной термоизоляции, независимо от того, располагается ли нагревательный кабель на стенке снаружи или заведен внутрь трубы.
Подогрев водопровода кабелем вовсе не снимает проблемы его качественной термоизоляции, независимо от того, располагается ли нагревательный кабель на стенке снаружи или заведен внутрь трубы.

Существует специальная теплотехническая формула, позволяющая просчитать тепловые потери из утепленной трубы, отталкиваясь от диаметра этой трубы, толщины и теплопроводных качеств термоизоляции, разницы температур. Надо сказать, формула довольно громоздкая, содержащая логарифмические функции, и своим видом способная отпугнуть далекого от теплотехники читателя. Но можно обойтись и без нее – по этой формуле проведены расчеты и составлены таблицы данных, которых в нашем случае будет достаточно.

Типичное строение резистивное кабеля

Такая таблица расположена ниже.

  • В верхней строке указаны диаметры труб, для которых ведется расчет.
  • Крайний левый столбец – это толщина термоизоляционного материала, в который «одета» труба. Коэффициент теплопроводности для расчета был взят усредненный, порядка 0,04 Вт/м×℃, что в полной мере соответствует большинству качественных современных трубных утеплителей.

Кстати, здесь тоже не все отдается «на откуп самодеятельности». Существуют определенные рекомендованные рамки, которых следует придерживаться. Так, для труб с диаметром условного прохода до 20 мм (¾») слой термоизоляции должен составлять не менее 20 мм, с ДУ до 32 мм (1¼ «) – 30 мм, с ДУ 40 мм (1½») – 40 мм, ДУ 50 (2.0″) – 50 мм, и так далее. В противном случае можно разориться на обогреве водопровода, но так и не достичь нужных результатов.

  • Во втором столбце для каждой из толщин показано по четыре варианта разницы температур – от 20 до 60 градусов. Что это значит?

Берется разница между температурой в самую холодную декаду зимы, свойственную данной местности, и значением в 10 ℃, к которому мы будем условно стремиться подогнать воду в трубе, не допуская ее замерзания. То есть если в регионе зимы мягкие, и морозов ниже -10 ℃ градусов практически и не бывает, то все равно разница получается ΔT = 20 градусов – это в условиях России, наверное, минимум. Если морозы под -30 ℃ — разница 40 градусов и т.п.

На пересечении выбранной строки с толщиной термоизоляции и разницей температур и столбца с диаметром трубы получаем искомое значение удельных расчетных тепловых потерь с одного метра трубы.

Расчетные тепловые потери на 1 погонный метр трубопровода, Вт/м

Толщина термоизоляции ΔT°С ø 15 мм ø20 мм ø25 мм ø32 мм ø40 мм ø50 мм ø80 мм ø100 мм ø150 мм
10 мм 20 7.2 8.4 10 12 13.4 16.2 23 29 41
30 10.7 12.6 15 18 20.2 24.4 34 43 61
40 14.3 16.8 20 24 26.8 32.5 45 57 81
60 21.5 25.2 30 36 40.2 48.7 68 86 122
20 мм 20 4.6 5.3 6.1 7.2 7.9 9.4 13 16 22
30 6.8 7.9 9.1 10.8 11.9 14.2 19 24 33
40 9.1 10.6 12.2 14.4 15.8 18.8 25 32 44
60 13.6 15.7 18.2 21.6 23.9 28.2 38 48 67
30 мм 20 3.6 4.1 4.7 5.5 6 7 9 11 16
30 5.4 6.1 7.1 8.2 9 10.6 14 17 24
40 7.3 8.3 9.5 10.9 12 14 19 23 31
60 10.9 12.4 14.2 16.4 18 21 28 34 47
40 мм 20 3.1 3.5 4 4.6 4.9 5.8 8 9 12
30 4.7 5.3 6 6.8 7.4 8.6 11 14 19
40 6.2 7.1 7.9 9.1 10 11.5 15 18 25
60 9.4 10.6 12 13.7 14.9 17.3 22 27 37
50 мм 20 2.8 3.1 3.5 4 4.3 5 7 8 10
30 4.2 4.7 5.3 6 6.5 7.4 10 12 16
40 5.6 6.2 7.1 8 8.6 10 13 16 21
60 8.4 9.4 10.6 12 13.8 15 19 23 31
75 мм 20 2.4 2.6 2.9 3.2 3.5 3.9 6 7 8
30 3.5 3.8 4.3 4.8 5.2 5.9 7 9 11
40 4.7 5.2 5.8 6.5 7 7.8 10 12 15
60 7.1 7.8 8.6 9.7 10.4 11.8 15 17 23
100 мм 20 2 2.3 2.5 2.8 3 3.4 5 6 7
30 3.1 3.5 3.7 4.2 4.4 4.8 6 7 9
40 4.2 4.6 5 5.6 6 6.7 8 10 12
60 6.2 6.8 7.6 8.4 9 10.1 12 15 19

Например: на водопроводную трубу диаметром 50 мм будет надеваться пенополистирольная «скорлупа» толщиной 30 мм. Найти удельные теплопотери, если самыми сильными морозами считается – 20 ℃.

Отыскиваем по таблице сначала толщину утеплителя в 30 мм, в этой группе – разницу температур в 30 градусов. На пересечении со столбцом для диаметра трубы 50 мм получаем: теплопотери равны 10,6 Вт с погонного метра.

— Длина участка трубы, на котором по замыслу будет укладываться греющий кабель. Понятно, что это суммарная длина, то есть с учетом всех горизонтальных, вертикальных, наклонных промежутков, если таковые есть.

— Паспортная удельная мощность кабеля, Вт/м. Эта мощность не должна быть меньше удельных теплопотерь.

Кстати, на этот счет можно встретить и рекомендации, наработанные, как говорится, эмпирическим путем.

Диаметр трубы, мм 15 ÷ 25 25 ÷ 40 40 ÷ 60 60 ÷ 80 свыше 80
Рекомендуемая удельная мощность кабеля, Вт/м 10 16 24 30 40

— Какой кабель будет использоваться – обычный резистивный или саморегулирующийся. Понятно, что в нашей статье нас разговор идет о саморегулирующемся, но просто алгоритм подсчета универсален, поэтому и предлагается выбор. От этого зависит величина поправочного коэффициента.

— На величину коэффициента запаса влияет ещё и наличие каких-то сложных участков, например, крупных кранов или задвижек, металлических опор. Такое на домашнем водопроводе встречается нечасто, но все же. Если для обогрева этих элементов дополнительная длина кабеля просчитывался отдельно – это одно. А если нет – то придется сделать запас и на это обстоятельство.

Предлагаем ознакомиться  Счетчики на отопление в квартиру: разновидности, выбор, установка и эксплуатация

Перейти к расчётам

Кстати, при определённых обстоятельствах результат расчета может быть таким, что длина кабеля получается меньше длины участка. Естественно, такой результат говорит о достаточности в плане эксплуатационных возможностей. Но, понятно, на практике кабель короче быть попросту не может, так как должен проходить по всему намеченному участку хотя бы в одну линию.

Рассчитывать длину кабеля для внутреннего размещения, в трубе – нет никакого смысла, так как она априори равна длине участка от его дальнего конца до вводной муфты. Можно лишь добавить еще 0,5 м на коммутацию.

Как правило, внутренний обогрев практикуется с трубами диаметром не более 25 мм. и с использованием исключительно качественного саморегулирующегося кабеля мощностью порядка 10 Вт/м, в надежной и экологически чистой оболочке из пластика, допускающего контакт с пищевыми продуктами и питьевой водой.

Этапы монтажа греющей системы

Рассмотрим обустройство системы обогрева трубопровода изнутри на примере водоснабжения. Для такой трубы лучше всего взять саморегулирующийся провод в пищевой оболочке.

Строение и схема действия саморегулирующегося полупроводникового кабеля

При покупке кабеля сразу же определяемся с нужным метражом, который равняется длине трубы, нуждающейся в обогреве. Вместе с кабелем лучше приобрести и расходные материалы, необходимые для монтажа: комплект муфт, сальник и секцию провода с евровилкой.

Дополнительно может пригодиться тройник, если он не стоит в предполагаемом месте монтажа, и УЗО на 10 мА. Тройник нужен, чтобы правильно выполнить ввод кабеля. Последний нельзя пускать через трубу, проходящую сгибом под прямым углом. Поэтому в месте предполагаемого входа лучше сначала установить тройник и затем через него выполнить вход.

Для работы саморегулирующегося кабеля требуется электропитание. Поэтому для него выделяется отдельная линия. И, несмотря на наличие двойной изоляции у греющего провода, в схему подключения необходимо включить УЗО и автоматический выключатель, защитив эту линию в случае случайного повреждения оболочки.

Нужно помнить, что саморегулирующиеся кабельные системы умирают не только от частых включений и отключений кабеля. Не меньшее зло – неправильное сращивание с питающим кабелем и некачественная концевая заделка, что чревато коротким замыканием.

Нужно правильно выполнить изоляцию, используя хорошие расходники. Бывают плохие муфты, когда производитель недодал клея. Еще она причина кроется в руках мастера, особенно если он без опыта и неправильно все подсоединил.

Чтобы подготовить греющий провод к вводу в трубопровод, нужно:

  • выполнить концевую заделку;
  • надеть на кабель проходной комплект;
  • срастить питающий провод с вилкой с саморегулирующимся отрезком.

Рассмотрим подробнее, как правильно сделать изоляцию конца провода.

Если каждый шаг концевой заделки выполнен тщательно, то герметичность этому узлу будет обеспечена. Правда при условии использования надежного клеевого комплекта муфт от проверенного производителя.

Теперь предстоит выполнить сращивание питающего кабеля с греющим, чтобы обеспечить последний электропитанием, что необходимо ему для работы.

Жилы провода подготовлены к соединению

Нужно заранее подготовить силовой кабель, на конце которого евровилка, разделав жилы для выполнения соединения с греющим проводом. Важно каждую из них освободить от оболочки, зачистить изоляцию

Но на этом этапе удобнее будет надеть сальник или его еще называют проходка или проходной комплект. Каждую деталь следует надевать, четко следуя инструкции, прилагаемой производителем.

Надев проходку на провод, можно приступать к сращиванию с силовым кабелем. Если вы приобрели готовый комплект, в котором отрезок кабеля с вилкой на конце уже присоединен, то вам этот шаг не нужен.

Дождавшись охлаждения термоусадочных муфт, поставленных для изоляции соединения, можно приступать к следующему шагу.

Когда подготовка греющей системы завершена, можно выполнять ввод в трубопровод.

Для этого предстоит придерживаться таких правил:

  • заводить кабель только через тройник;
  • избегать участков с прямыми и острыми углами;
  • не дергать резко и не применять силу.

Ввод начинают, протолкнув изолированный конец через тройник в водопроводную трубу. Протолкнув весь отрезок греющего кабеля в трубу, нужно обеспечить герметичность в месте входа.

Схематическое изображение ввода кабеля в трубу

Схема ввода системы в трубу с применением проходки – проходного комплекта/сальника. Этот комплект состоит из одной втулки с внешней и внутренней, одной втулки только с внешней резьбой, двух латунных шайб и одного резинового или силиконового уплотнителя с отверстием по центру

На этом этапе монтажа кабеля и пригодится проходка, чтобы обеспечить герметичность системы. Нужно тщательно закрутить все крепления, завернув зажимную втулку сначала руками, а потом подтянув соединение ключом.

Резиновый уплотнитель внутри сальника расплющится, обеспечив тем самым герметичность.

Процесс монтажа греющей системы

Перед герметизацией входа следует удостовериться, что проходка не касается соединительной муфты – участок сращивания силового кабеля с греющим нужно удалить от втулки с внешней резьбой на 5-10 см

Перед размещением греющей системы нужно убедиться, что кабель не будет проходить через запорную арматуру, что категорически запрещено делать.

Завершив монтажные работы, осталось выполнить подключение к электросети. Для этого желательно использовать отдельную линию.

Здесь не лишним будет позаботиться о безопасности и оснастить эту линию УЗО на 10 мА. Такое решение позволит защитить от утечки тока, если случайно произойдет повреждение провода. УЗО попросту обесточит линию, предотвратив поражение владельца дома и всех членов семьи.

Процесс подключения крайне прост – необходимо включить евровилку, находящуюся на конце силового провода, который мы соединили с греющим, в розетку. Причем следить за температурой и периодически греющую систему выключать не нужно – благодаря саморегулирующейся матрице этот процесс будет проходить автоматически.

Вилка присоединена к греющему кабелю

Греющий кабель активируется, если температура жидкости в трубе опустится до 5 °C. И будет работать, подогревая водопровод, пока температура воды не достигнет 15 °C

На этом подключение закончено. Но чтобы система прослужила долго, следует правильно ее эксплуатировать. Крайне нежелательно выключать кабель из розетки без необходимости – эти действия существенно укоротят ей «жизнь». Саморегулирующаяся матрица выйдет из строя, не успев отработать положенное время.

В целях экономии лучше обеспечить дополнительный обогрев трубопровода, особенно, если участок трубы проходит по поверхности. Его желательно дополнительно утеплить снаружи, надев специальных кожух из теплоизоляционного материала.

Для установки кабеля внутри трубы обычно достаточно удельной мощности 10 Вт/м

Вариантов утеплителя для труб снаружи много – здесь можно выбрать наиболее предпочтительный для себя. Да и монтаж можно осуществить своими силами. При мощности саморегулирующегося провода в 10, 16, 24 Вт на погонный метр греющая нить кабеля из линейки GWS может иметь протяженность до 100 м.

Но на практике чаще используют систему длиной до 20 м. Что заметили производители, предлагая готовые системы для обогрева, как из резистивного, так и из кабеля с саморегулирующейся матрицей, длиной в 5, 10, 20 м.

Когда рассматривались достоинства саморегулирующихся кабелей, отдельно отмечалось, что потребителю предоставляется возможность приобрести любой по длине отрезок (с учетом, конечно, допустимой кратности реза). Но в этом случае придется самостоятельно провести некоторые работы по подготовке кабеля к дальнейшей установке на или в трубу.