Замерзание органики, образование ледовых пробок, нарушающих функционирование конструкции отвода сточных вод, — распространенные явления в индивидуальных хозяйствах. Есть немало способов выхода из затруднительного положения. Но в большинстве случаев они технологически сложные, капиталоемкие (дополнительная теплоизоляция) или небезопасные (открытый огонь). Не так давно ученым и специалистам в ходе комплексных НИОКР удалось найти инновационный метод решения проблемы. Он заключается в использовании греющего кабеля, обеспечивающего бесперебойную работу системы канализации и водостоков при низких температурах.
Принцип действия и устройство нагревательных агрегатов
Греющий кабель для обогрева канализационных труб представляет собой электрическое проводное устройство с регулируемым сопротивлением. Его значения зависят от наружной и внутренней температуры трубопровода.
Работа нагревательного устройства базируется на преобразовании электрической энергии в тепловую.
Структурно греющий кабель для труб канализации состоит из жил, их защитной оболочки и наружного покрова.
- Жилы – главные компоненты изделия. Материалом для их выпуска служат сплавы металлов, имеющие высокие значения электросопротивления.
- Защитная оболочка жил. Изготавливается из полимерных композитов с диэлектрическими свойствами. Оборудуется экраном из медной проволоки или сплошной алюминиевой фольги.
- Поливинилхлоридный наружный покров. Предохраняет кабель от негативного воздействия внешней среды. Нейтрален к агрессивной химической среде, не допускает образования микроорганизмов. Прочен, надежен, эластичен и гибок.
Кабельные продукты бывают одно, двух и трехжильными. Одножильные изделия просты в исполнении и соответственно доступны по цене. Но уступают другим видам по качественным показателям. Так, у них сильно электромагнитное излучение, которое отсутствует у нагревательных кабелей с двумя и тремя проводниками.
Обогрев канализации осуществляется за счет тепла, выделяемого проводниками при прохождении через них электрического тока. Температурный эффект распространяется по наружной и внутренней частям водоотвода.
Виды кабелей для обогрева
Кабели для обогрева канализационных труб подразделяются на два вида:
- саморегулирующиеся
- резистивные.
Саморегулирующееся изделие. Обычно состоит из двух жил медных сплавов. Они соединены между собой матрицей. Именно данный элемент играет роль нагревателя и регулятора. Все структурные единицы надежно защищены от внешних термических и электромагнитных воздействий специальной пленкой и экраном. Конструкция оборудована оплеточным покрытием, обладающим оптимальными прочностными качествами, выдерживающими серьезное физическое и механическое давление.
Обогрев канализационных труб производится с использованием разницы температур. Участок проводника, находящийся в зоне их низких значений обладает меньшим сопротивлением. Через матрицу подача тока увеличивается, кабель нагревается и осуществляется подогрев трубы.
При замершей трубе саморегулирующийся кабель при включении сразу начинает работать на полную мощность до прогрева конструкции до проектной температуры. При установке в систему датчиков, термостатов, температурных реле отключение и включение кабеля производится в автоматическом режиме. При их отсутствии нагревательный прибор функционирует постоянно, самостоятельно регулируя режим мощности
Лучшие качества саморегулирующегося греющего кабеля для канализации связаны с его экономичностью. Для стабильной работы конструкции считается достаточным расход электроэнергии 150 Вт на 10 погонных метров водостока. При длине трубопровода в 50 метров энергетические затраты составят 750 кВт. Это меньше аналогичных показателей среднего кондиционера. Устройство имеет 50-летний эксплуатационный период. К уникальным особенностям продукта следует отнести его противодействие перегреву системы.
Наружный подогрев канализационных труб производится двумя способами: укладкой кабеля вдоль трубы и его обмоткой по спирали вокруг водостока.
Греющий кабель для канализации внутри трубы устанавливается через седелку. В нее монтируется врезка, через которую вводится кабель.
Применение самогреющих агрегатов приобретает растущую популярность у домовладельцев благодаря своей надежности, безопасности и технологичности. Их монтаж не сложен. Он доступен любому человеку, не имеющему должной квалификации, но знакомому с основами и не требует специальной квалификации исполнителя. Пригоден для работы с трубами, диаметр которых превышает 40 мм.
Резистивный греющий кабель. Бывает одно и двухжильным.
случае одной жилы к ней электропитание должно подключаться к обоим концам. С практической точки зрения это не совсем удобно. При длинном трубопроводе потребуется отдельная продолжительная фазовая линия. Вероятность ее повреждения возрастает. Двужильное устройство более популярно. Структурно оно включает в себя нагревательную и токопроводящую жилы, изоляцию жил, экран (оплетку), наружную оболочку.
Изделие прокладывается внутри или на поверхности трубопровода. Включение и выключение кабеля производится автоматически. Команду подают датчики, размещенные по всей длине канализации. При понижении температуры ниже требуемого уровня включается обогрев. Тепло от кабеля передается водоотводу. Соответственно, отключение происходит при входе системы в нормальный режим.
Резистивные кабели применяются для подогрева труб небольшого диаметра (до 40 мм). Максимальный эффект достигается в сочетании кабеля и теплоизоляции канализации.
Недостатком данного вида устройства является то, что при несрабатывании датчика конструкция может перегреться и выйти из строя.
Преимущества и недостатки прокладки кабелей внутри и снаружи труб
Наружное обустройство кабельных линий с технологической точки зрения не вызывает трудностей.
нтажные работы осуществляются значительнее быстрее и качественнее, так как облегчен видовой обзор. Главное же преимущество заключается в том, что при этом варианте очистные работы в канализации с применением тросов, скребков и других инструментов безопасны для кабельной конструкции. Повреждения системы также проще обнаруживаются при внешней укладке нагревательных кабелей. Недостатки: требуется нагрев не только сточных вод, но и самой трубы. Система не пригодна, если трубы изготовлены из теплостойких изделий: железобетонные, асбестобетонные конструкции, полимерные композиционные материалы.
Греющие кабели для канализации внутри трубы более эффективны. Имеют высокий коэффициент полезного действия. Органические элементы в трубе прогреваются быстро, так как в них протекают процессы самостоятельного нагрева.
Канализационные трубы при нагревании изнутри имеют более низкие пределы минусовых значений температуры внешней среды. Это обусловлено тем, что отпадает надобность прогрева самих труб.
Недостатки: сложный монтаж канализационных труб изнутри, потребность в большом количестве смотровых устройств, необходимость дополнительного покрытия защитными элементами из-за постоянного нахождения в агрессивной химической и водной средах, сложность определения неисправностей и их локализации.
Выводы
- Греющие кабели становятся необходимым атрибутом канализационной системы частного дома. Они обеспечивают бесперебойное ее функционирование и комфортную жизнедеятельность домовладельцев и членов их семей.
- При выборе нагревательных изделий следует обращать внимание на климатические условия региона, уровень промерзания грунтовых вод конкретного участка местности.
- Греющие кабели, проложенные внутри водостока, более эффективны и затрачивают меньше электроэнергии.
- Саморегулирующиеся конструкции имеют лучшие характеристики по надежности, безопасности и бесперебойности работы.
Источник: domcoms.ru
Как работает кабель
Технология прогрева системы отвода стоков основана на сопротивлении некоторых материалов при прохождении через них электрического тока. Чем выше этот показатель, тем больше выделяется тепла. Подобный принцип применяется в изготовлении радиаторов отопления и электрических ламп накаливания. Нагревательный кабель имеет сложное устройство, благодаря чему тепло распространяется равномерно по всей магистрали. При этом изделие полностью безопасное благодаря наличию надежной изоляции.
Производители изготавливают данные приспособления с разными возможностями регулировки и параметрами мощности.
Кабель для обогрева канализационной трубы выпускаются в нескольких модификациях.
Резистивный — представляет собой нагревательный элемент (провод), заключенный внутри материалов, защищающих его от влаги и механических повреждений. Особенностью изделия является постепенное снижение температуры провода по мере удаления от источника питания (розетки). Резистивные кабели имеют постоянные параметры мощности и не реагируют на изменение температуры окружающей среды. Для предотвращения их перегрева необходимо устанавливать терморегуляторы и датчики.
Состоят изделия резистивного типа из таких элементов:
- нагревательный провод;
- внутренняя полимерная изоляция, хорошо проводящая тепло;
- защитный экран из медной фольги;
- внешняя изоляция из гибкого пластика;
- вилка и кабель для подключения к сети 220 В.
Резистивные обогреватели имеют доступную стоимость. Их приобретают и устанавливают там, где есть возможность отключения подогрева при изменении погодных условий.
Саморегулирующийся — его особенностью является способность изменять мощность при повышении или снижении температуры внешней среды. Это происходит благодаря размещению внутри изделия саморегулирующей матрицы из полупроводниковых материалов.
Устройство саморегулирующегося прибора:
- греющая пара проводов;
- матрица из полупроводников;
- внутренняя изоляция;
- армирующая оплетка;
- внешняя полимерная изоляция.
Разновидностью этого кабеля является зональная модель. Его можно настраивать на работу только в тех зонах, которые нуждаются в защите от холода. Куски провода можно чередовать с силовым кабелем в соответствии с особенностями трубопровода.
Какой выбрать и как рассчитать
В зависимости от конструкции канализации нагревательные элементы размещают снаружи или укладывают внутрь. Выбор делается исходя из типа грунта, глубины прохождения магистрали и температуры окружающей среды. Рассмотрим, на что обратить внимание при планировании системы обогрева сточного трубопровода.
Внешняя прокладка — данный метод используется на этапе монтажа трассы большой протяженности с запорными устройствами и ревизионными колодцами. Поверх укладывается утеплитель для предотвращения потерь тепла трубами.
Используются такие способы размещения нагревательных элементов:
- Одна линия, проложенная снизу магистрали. Выбираются изделия, обладающие мощностью от 20 Вт на 1 м и больше.
- Насколько линий, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга. Подобная конструкция позволяет поддерживать одинаковую температуру на всей площади трубы.
- Спираль. Является оптимальной альтернативой параллельной прокладке. Быстро монтируется и обеспечивает равномерный прогрев.
- Волнистая линия. Устанавливается в нижней части системы стоков или сверху и снизу. Предотвращает застывание стекающей жидкости и замерзание конденсата.
Краны и вентили оборачиваются так, чтобы обеспечивался их прогрев по всему объему.
Внутренний обогрев канализационных труб кабелем используется в системах небольшой протяженности с диаметром не меньше 63 мм. Такой вариант позволяет передать тепло непосредственно на стоки, сокращая до минимума потери. Подобное решение применяется в тех случаях, когда необходимо обогреть систему стоков без проведения земляных работ и демонтажа магистрали.
Перед помещением нагревателя в канал проводится затягивание в него вытяжного троса и врезка переходника. Фиксация кабеля осуществляется с помощью специальной муфты. Эта деталь прочно зажимает провод и предотвращает просачивание из канализации неприятного запаха. При выборе внутреннего обогрева следует учесть, что из-за этого снижается пропускная способность канала, возрастает риск возникновения засоров.
При проведении расчетов для закупки материала следует руководствоваться такими критериями относительно температурного режима его эксплуатации:
- до -10ºС — 8-12 Вт/м;
- до -30ºС — 13-25 Вт/м;
- -50ºС и ниже — 26-60 Вт/м.
Независимо от способа укладки следует приобретать материал в количестве на 10% больше от расчетного. На каждый запорный прибор требуется отдельное измерение. Его результат добавляется к общей длине магистрали.
Как провести монтажные работы
Для того чтобы провести обустройство электрического обогрева канализационной системы своими руками, потребуются такие инструменты и приспособления:
- греющий кабель для труб водоснабжения и канализации;
- рулетка;
- щипцы;
- канцелярский нож;
- маркер;
- ножницы;
- двухсторонний скотч на основе алюминиевой фольги.
Работа проводится в такой последовательности:
- Оборачивание трубы специальным скотчем.
- Нанесение разметки. Проводятся линии прокладки провода, отмечаются места его крепления.
- Наложение нагревателя на магистраль в соответствии с разметкой.
- Фиксация устройства лентами из алюминиевой фольги.
- Оборачивание магистрали изоляционным материалом.
Если прокладывается греющий кабель в канализационной трубе, то необходима предварительная установка тройника. Уже в нем закрепляется зажимная муфта. При прокладке на прямых участках допускается проталкивание провода без дополнительных приспособлений. Его срез должен быть хорошо заизолирован.
В случае возникновения затруднений используется трос или телескопическая рукоятка. С их помощью устройство затягивается в трубу с той стороны, где это сделать удобнее. Можно привязать к нагревателю теннисный мячик и смыть его сильным напором воды. При прокладке кабеля не допускается его перекручивание и изгибание больше минимального радиуса, указанного производителем.
Источник: trubyda.ru
Когда необходим обогрев
Если обобщить все возможные сценарии, их можно разделить на две основные категории:
- Когда укладка канализационных труб или монтаж септика ниже уровня промерзания по каким-то причинам невозможны или нежелательны;
Это актуально, в частности, при строительстве дома на вечной мерзлоте.
При глубине промерзания грунта в 6 — 10 метров монтаж септика ниже этого уровня, мягко говоря, затруднителен; единственный выход — организовать утепление и обогрев.
Еще один возможный сценарий — скальный грунт на участке, сильно затрудняющий рытье траншей.
- Кроме того, обогрев может быть страховкой на случай экстремальных, нехарактерных для данной климатической зоны холодов. Так, в Крыму зимняя температура крайне редко опускается ниже нуля, и большая часть самотечной канализации прокладывается открыто или с минимальным заглублением. Однако при прорыве арктического воздушного фронта через Крымские горы температура на несколько дней может опуститься до -10 и даже -20С.
Виды кабеля
Кабель для обогрева канализационных труб можно разделить на две категории.
Резистивный
Что происходит, когда мы пропускаем ток через проводник, обладающий ненулевым электрическим сопротивлением? На проводнике выделяется тепло. Его температура повышается до того момента, пока количество генерируемого им тепла не уравняется с отдаваемым в окружающую среду.
Из закона сохранения энергии следует, что электрическая мощность любого прибора прямого нагрева в точности равна выделяющейся на нем тепловой мощности. Сравнительно несложный расчет позволяет на основе удельного сопротивления проводника и подающегося на него напряжения подобрать такую его длину, при которой нагрев будет эффективным против намерзания льда, но безопасным для изоляции кабеля и обогреваемых труб.
Именно так устроен резистивный греющий кабель.
Резистивный кабель может быть одножильным и двужильным:
- В первом случае греющий кабель образует замкнутый контур, начало и конец которого подключаются к источнику питания;
- Во втором случае кабель запитывается с одной стороны, а вторая комплектуется концевой муфтой — перемычкой между жилами.
У резистивного кабеля вне зависимости от количества жил есть ряд довольно неприятных недостатков:
- Он потребляет постоянное количество электроэнергии вне зависимости от уличной температуры. Нужен обогрев или нет — пока кабель подключен к сети, вы будете оплачивать израсходованную им энергию в полном объеме;
- Он продается секциями фиксированной длины. Размер секции подбирается под ваши потребности с определенным шагом в зависимости от удельного сопротивления кабеля; однако отрезать лишний участок вы не можете;
- Перехлест кабеля с большой вероятностью приведет к перегреву и расплавлению изоляции, а то и пластиковой канализационной трубы.
Вторая проблема успешно решена в зональном греющем кабеле.
Он представляет собой два проводника с низким сопротивлением и соединяющие их нагревательные элементы.
Кабель может нарезаться на секции фиксированного размера.
Саморегулирующийся
Саморегулирующийся греющий кабель — революционное решение, лишенное всех недостатков резистивного обогревателя. Как он устроен?
Между двумя токопроводящими медными жилами с низким удельным сопротивлением внутри полимерной изоляции размещена саморегулирующаяся матрица. Как правило, она представляет собой полимер с высоким коэффициентом температурного расширения, смешанный с мелкодисперсным проводящим наполнителем (например, частицами графита).
Как это работает?
- При нагреве участка матрицы полимер расширяется; при этом частицы проводника удаляются друг от друга, теряя электрический контакт между собой. Сопротивление матрицы увеличивается, что приводит к падению тока, текущего через нее, и к уменьшению тепловыделения на соответствующем участке;
- При охлаждении матрица сжимается. Это приводит к сближению проводящих частиц и к разогреву участка кабеля.
Что это дает?
- Кабель уменьшает потребление энергии при высокой уличной температуре, весьма ощутимо экономя электроэнергию;
- Он может нарезаться секциями произвольного размера; при этом концевая муфта не нужна: достаточно изолировать отрезанный конец;
- При перехлесте или в случае, если какой-то участок окажется теплоизолированным, соответствующая секция матрицы просто прекратит нагреваться. Раз так — кабелю не грозит перегрев.
Именно саморегулирующийся кабель я настоятельно рекомендую использовать для обогрева труб — как канализационных, так и водопроводных.
В дальнейшем мы сконцентрируем внимание именно на этом решении.
Экранирование
В прайс-листах производителей кабеля в списке опций указывается «экранированный» или «неэкранированный». Что это означает?
Медная витая оплетка решает сразу три проблемы:
- Заземление. При механическом повреждении оболочки ток будет течь между фазовой токоведущей жилой и оплеткой. Ситуация, в которой под напряжением окажется канализационная, водопроводная труба или водосток, полностью исключается;
Оплетка, разумеется, должна быть заземлена на корпус электрического щитка, врытый в землю металлический лист или сваренный из прутка контур.
- Вероятность самих механических повреждений тоже заметно уменьшится: оплетку не так-то легко пробить случайным ударом;
- Наконец, заземленное экранирование защитит от наводок расположенную рядом электронику. При определенной конфигурации укладки кабель будет представлять собой катушку индуктивности, наводящую токи во всех расположенных рядом контурах.
Мощность
В продаже можно встретить кабели с удельной мощностью от 10 до 40 Вт/м. Какая мощность оптимальна в каждом конкретном случае?
- 10 Вт/м оптимальны для обогрева водопроводов диаметром 15 — 25 мм;
- 16-17 Вт/м подойдут для защиты от перемерзания канализации диаметром 50 мм;
- 30 — 40 Вт/м — мощность, достаточная для обогрева канализационной трубы диаметром 110 — 160 мм.
Я использовал кабель мощностью 16 ватт для канализации размером 50 мм и 30 ватт — для трубы диаметром 110 мм.
Исследование образцов
Читателю наверняка будет интересна цена погонного метра и прочие характеристики столь навязчиво рекламируемого мною решения. Поспешу удовлетворить его любопытство.
Fine SRL16-2
| Параметр | Значение |
| Напряжение питания | 220 — 240 вольт |
| Максимальная рабочая температура | +65С |
| Минимальная допустимая температура монтажа | -40С |
| Сечение | 5х11 мм |
| Экранирование | Нет |
| Максимальная длина | 150 метров |
| Удельная мощность | 16 Вт/м |
| Производитель | Южная Корея |
| Стоимость погонного метра | 194 рубля |
ССТ 30КСТМ2-АТ
| Параметр | Значение |
| Напряжение питания | 220 — 240 вольт |
| Максимальная рабочая температура | +65С |
| Минимальная допустимая температура монтажа | -25С |
| Сечение | 6,1х10,5 мм |
| Экранирование | Да |
| Максимальная длина | 81 метр |
| Удельная мощность | 30 Вт/м |
| Производитель | Россия |
| Стоимость погонного метра | 245 рублей |
Fine GRX-2CR 40W
| Параметр | Значение |
| Напряжение питания | 220 — 240 вольт |
| Максимальная рабочая температура | +65С |
| Минимальная допустимая температура монтажа | -40С |
| Сечение | 6х13 мм |
| Экранирование | Да |
| Максимальная длина | 150 метров |
| Удельная мощность | 40 Вт/м |
| Производитель | Южная Корея |
| Стоимость погонного метра | 419 рублей |
В указанном диапазоне рабочих напряжений производитель гарантирует соответствие фактической удельной мощности заявленным значениям.
Кабель будет работать и при существенно более низком напряжении; однако вместе с вольтажом снизится теплоотдача.
Сборка
Трудно ли своими руками собрать секцию греющего кабеля?
Инструкция предельно проста и не требует специальных навыков. Из инструментов и дополнительных материалов нам понадобятся:
- Термоусадочная трубка трех типоразмеров;
- Гильзы и клещи для обжимки токоведущих жил (две для кабеля без экранирования и три — для экранированного);
- Силиконовый герметик;
- Острый нож и бокорезы для зачистки изоляции;
- Пассатижи;
- Фен или обычная зажигалка для разогрева термоусадки;
- Холодный конец — шнур с вилкой. Разведенное на вилке заземление и третья жила необходимы лишь для подключения экранирования. Если его нет, можно обойтись двужильным проводом.
Порядок действий таков:
- Снимаем оболочку с греющего кабеля и шнура;
- Зачищаем жилы с обеих сторон. При этом экранирующая оплетка и земля должны быть зачищены и скручены на расстоянии в 2 — 3 см от токоведущих жил;
- Надеваем отрезки термоусадки на отдельные жилы, на кабель без экрана/земли и на внешнюю оболочку;
- Попарно соединяем токоведущие провода гильзами;
- Наносим на каждую из них немного герметика, осаживаем термоусадочную трубку и греем ее до полного обжима жил;
- Повторяем операцию с обеими токоведущими жилами, собранными вместе;
- Соединяем гильзой экран и землю, предварительно надев на жилу термоусадку;
- Изолируем заземление отдельно, затем обжимаем термоусадкой оболочку кабеля и холодного конца;
- Зачищаем оболочку на конце кабеля и обрезаем все жилы с разбросом по длине в 1 — 2 см. Их разводят для того, чтобы увеличить сопротивление при попадании в концевую муфту воды;
- Поочередно осаживаем трубку с герметиком на отдельных жилах, на токопроводящей матрице и на оболочке кабеля;
- Свободный конец каждой термоусадки сплющиваем обычными пассатижами.
Монтаж
Вначале давайте разберемся, как отогреть канализацию в частном доме, если она уже замерзла.
Алгоритм предельно прост: кабель укладывается под трубу и притягивается к ней любым способом (скотчем, ветошью, бинтом и т.д.), после чего труба по возможности теплоизолируется (например, укутывается теми же тряпками). Кабель включается в сеть и греется, пока стоки не растают.
Как организовать постоянный обогрев канализации?
Кабель может быть установлен как снаружи, так и внутри трубы.
Наружный
- Кабель крепится под трубой (теплый воздух поднимается вверх, помните?) с помощью алюминиевого скотча. Его поверхность должна быть по возможности плотно прижата к стенкам трубы. Именно алюминиевый скотч используется потому, что фольга отражает инфракрасное излучение, уменьшая нецелевые потери тепла;
На изгибах канализации кабель должен сгибаться таким образом, чтобы более широкая плоскость была перпендикулярна радиусу изгиба.
Иначе есть риск повредить токоведущую матрицу или порвать медные жилы.
- Труба теплоизолируется снаружи любым рулонным утеплителем или, что гораздо лучше, пенопластовой скорлупой. Теплоизоляция не только уменьшает потери тепла, но и фиксирует кабель: алюминиевый скотч не отличается прочностью.
В моем случае качественное утепление не требовалось: в Крыму обогрев нужен всего несколько дней в году. Кроме того, при открытой прокладке канализации любая теплоизоляция быстро стала бы чудовищно грязной.
Проблему утепления я решил так:
- Кабель был притянут к трубе обычным скотчем, который гораздо прочнее алюминиевого;
- Сверху скотч был обмотан алюминиевой лентой;
- Дополнительную фиксацию обеспечили полиэтиленовые стяжки.
Как выяснилось, в обогреве нуждаются, прежде всего, горизонтальные участки наружной канализации: медленное течение стоков позволяет им остыть до температуры замерзания. Вертикальный стояк, проложенный по фасаду, не замерзает при условии подогрева его нижней части.
Внутренний
Обогрев канализационных труб изнутри возможен с некоторыми ограничениями.
- Термоусадка на соединении с холодным концом и концевая муфта не должны контактировать со сточными водами. Агрессивная среда разрушает термоусадочные трубки за один-два сезона, а вот собственная изоляция кабеля может сосуществовать с ней неограниченно долго;
Концевую муфту можно вывести за пределы канализации через отверстие, просверленное в уголке или тройнике.
- Кабель должен легко извлекаться. При механической прочистке засора (тросиком или проволокой) он гарантированно будет поврежден или как минимум намотан на ваш инструмент.
Я использую внутренний обогрев кабелем для емкости отстойника септика, установленной на открытом воздухе, под крыльцом дома. Для объема в 1 м3 достаточно нескольких витков общей длиной примерно 4 метра. Бак не утеплен снаружи и благополучно перенес несколько дней заморозков при температуре -10 без замерзания содержимого.
Источник: obustroeno.com