Нагрівальний кабель для теплої підлоги і систем сніготанення та антизледеніння

За вікном світить весняне сонечко, а дерева одягнені в яскраво-зелені молоде листя. Зимові холоди вже зовсім забуті і хочеться думати тільки про ласкавому теплі наступаючого літа. Однак саме зараз саме час почати піклується про те, щоб з настанням таких ще нескоро морозів в будинку стало по-справжньому тепло і затишно, а на заміській ділянці комфортно і безпечно.

Можна не поспішаючи придивитися і примірятися до установки електричного теплого статі або системи сніготанення та антиобледеніння. Оскільки головним їх елементом є нагрівальний кабель, то зупинимося на ньому докладніше.

Робота нагрівального кабелю заснована на відомому ще з курсу шкільної фізики законі Джоуля-Ленца. Для тих, хто вже забув байдуже або з радістю, як виглядає підручник фізики, нагадаємо основні висновки з цього закону.

Якщо у нас є провідник, по якому тече електрострум, то цей провідник буде в будь-якому випадку нагріватися. Ступінь цього нагрівання або кількість тепла, що виділяється залежить від величини протікає електроструму та омічного опору провідника. Для кабелів електропостачання подібний тепловий ефект вважається небажаним і його прагнуть зменшити, а ось для нагрівального кабелю навпаки - намагаються зробити вираженим якомога яскравіше.

Що визначають функціонування нагрівальних кабелів основні відмінності в конструкції дозволяють розділити їх на два типи: резистивні і саморегульовані.

Нагрівальні резистивний кабель

У нагрівальних кабелів даного типу на всій його протяжності вихідна потужність має постійне значення і залежить від прикладається напруги, довжини відрізка, до якого ця напруга прикладається, і питомого опору матеріалу жили (Ом / м).

Використовуються вони для обігріву найрізноманітніших об'єктів, які перебувають у досить різняться умовах зовнішнього середовища. Для жив використовуються матеріали і їх сплави, які характеризуються незначною величиною температурного коефіцієнта електричного опору, що і дозволяє виготовляти кабель, у якого при нагріванні теплова лінійна потужність залишається практично незмінною. Тобто по всій його довжині тепловиділення залишається постійним.

Залежно від діапазонів робочих температур їх, як правило, їх підрозділяють на три види: високотемпературні (до 1000 С), середньотемпературні (до 250 С) і низькотемпературні (до 100 С). Перші характеризуються виділенням тепла до 250 Вт / м і знаходять застосування при підігріві різного технологічного устаткування, а також продуктопроводів. Для обігріву приміщень, дахів, під'їзних і садово-паркових доріжок і т.д. використовують два інших виду резистивних кабелів - мають тепловиделеніе10-30 Вт / м і робочу температуру до 250 С.

У свою чергу, в залежності від конструктивних особливостей резистивні кабелі поділяються на послідовні і паралельні (зональні).

Послідовний резистивний нагрівальний кабель

У такого кабелю робочим нагрівальним елементом виступає тягнеться по всій його довжині суцільна жила. Його загальний опір є сумою опорів окремих ділянок, тобто залежить від довжини підключається до електроживлення шматка. Тому зміна довжини кабелю викликає зміну величини його теплової лінійної потужності.

Застосовувані в різних обігрівальних системах послідовні кабелі можуть складатися як з однієї, так і з двох ізольованих жив.

Одножильні в більшості випадків підключаються до електроживлення обома кінцями. Найдешевший кабель покривається ізолюючим шаром і поміщається в захисну зовнішню оболонку. Більш безпечний варіант передбачає наявність вберігає від ураження струмом спеціального захисного екрану.

Цей екран також призначений для зниження до допустимих санітарних норм значення напруги електромагнітного поля, яке по закон фізики виникає навколо кожного провідника, якщо по ньому проходить електричний струм.

У деяких випадках одножильний послідовний резистивний кабель є також і одномуфтове - один з його кінців всередині спеціальної заглушки (кінцевий муфти) з'єднується з виконуючим роль другого провідника екраном. Останній для виконання захисних функцій обов'язково повинен з'єднаються з «нулем».

Двожильні підключають до джерела живлення тільки одним кінцем, а на другому розташовується з'єднує разом нагрівальну і поворотну (сполучну) жили муфта. Сполучні муфти є найбільш уразливим елементом в системах кабельного обігріву та технологія їх виготовлення у всіх виробників закрита для вільного доступу.

У разі двожильного кабелю ми маємо два паралельних провідника, струми по яких течуть в протилежних напрямках, що викликає взамокомпенсацію напруженості виникають електромагнітних полів. Тому він більш безпечний для здоров'я людей.

Як матеріал для виробництва нагрівальних жил для кабелів з високим опором застосовують переважно ніхром (нікель-хромовий сплав з добавками марганцю, заліза, кремнію, алюмінію), а для кабелів з низьким опором - оцинковану сталь або порита нікелем мідь.

Ізоляція такої жили може бути як одношарової, так і гарантує високу діелектричну міцність багатошарової. Для її виготовлення застосовується широкий спектр різних матеріалів: полівінілхлоридний пластикат, високомолекулярний поліетилен, фторполімери, гума (кремнийорганическая гума або каучук), слюда, скловолокна і т.д.

Ізольована нагрівальна жила поміщається в захисний екран, в якості якого використовується оплетка з нікельованої або лудженої дроту або суцільна трубка, виготовлена з свинцевого або алюмінієвої фольги. На завершення вся ця конструкція покривається захисною оболонкою з особливо стійких до зовнішніх впливів полімерів - полівінілхлориду (ПВХ), фторполімери (фторопласту) або светостабілізірованного поліетилену.

У продаж послідовний резистивний кабель надходить або у вигляді вже готових нагрівальних секцій або намотаним на бобіни. Нагрівальна секція являє собою вже готовий до підключення відрізок кабелю з встановленими на кінцях сполучними муфтами.

Довжина секції підібрана з розрахунком повного падіння на неї прикладається напруги без настання перегріву і зазвичай коливається від декількох десятків до декількох сотень метрів. Продаваний на бобінах резистивний кабель відрізний і зажадає розрахунку експлуатаційних параметрів для запобігання вище допустимого значення нагріву при підключенні.

На наш ринок якісний послідовний резистивний кабель поставляють такі виробники, як NEXANS (Норвегія), ENSTO (Фінляндія), DEVI (Данія), CEILHIT (Іспанія), ЕКСОН (Україна), ССТ (Росія,

Спеціальний послідовний резистивний нагрівальний кабель

Нерідко застосування обігрівальних систем вимагає додаткової підвищеного захисту від різних механічних пошкоджень. Спеціально для таких випадків призначені армовані і броньовані моделі кабелів. У першому варіанті поверх захисної полімерної оболонки «одягається» спеціальна армована обплетення з оцинкованої або нержавіючої сталевого дроту.

На відміну від армованого, у броньованого кабелю захисна обплетення-броня, як правило, розташовується під полімерною оболонкою. Роль броні виконує та ж оцинкована або нержавіюча сталевий дріт, щільно переплетена в одношарову або багатошарову кольчугу.

І у армованого і у броньованого кабелів обплетення також грає роль екранує електрозахисту.

Особливі послідовні резистивні кабелі - з плоскими стрічковими нагрівальними жилами запатентовані в Великобританії і США для підігріву продуктопроводів протяжністю в 5 кілометрів.

Для тих же продуктопроводів і ємностей, в яких зберігаються різні хімічно агресивні речовини, випускаються моделі з мінеральною ізоляцією. Конструктивно такий кабель являє собою нагрівальну жилу, вміщену в оболонку з металу (жароміцної або нержавіючої сталі, мідно-нікелевого сплаву) і електрично ізольовану компактірованним порошком оксиду магнію.

Природний мінерал оксид магнію або палена магнезія зберігає свої високі діелектричні властивості в дуже широкому температурному діапазоні. Його застосувань для виробництва нагрівальних кабелів дозволяє забезпечити їм найвищий рівень пожежної безпеки, стійкість до ультрафіолету, механічну міцність і повного відновлення властивостей ізоляції після пробою.

Основні переваги послідовного резистивного кабелю:

Різноманітність експлуатаційних характеристик дозволяє підібрати модель з найбільш оптимальними параметрами для конкретних умов.
Висока гнучкість, що забезпечує простоту монтажу на складних за формою поверхнях.
Технологічна простоту виготовлення сприяє доступною ціною на основні застосовувані в побутових умовах види кабелів.

Основні недоліки послідовного резистивного кабелю:

Постійна величина тепловиділення, яка не залежить від зовнішніх умов, що викликає нераціональне використання електроенергії.
Самоперетинів або формування умов, коли в якомусь місці кабелю знижується розсіювання тепла і виникає локальний перегрів призводить до виходу з ладу всієї секції.

Паралельний (зональний) резистивний нагрівальний кабель

Такий кабель має дві що йдуть паралельно струмопровідні ізольовані жили, навколо яких спірально накручується володіє високим опором гріє дріт (як правило, нихромовая). Дріт за допомогою спеціальних контактних вікон в ізоляції замикається поперемінно то на одну, то на іншу жилу, в результаті утворюючи окремі паралельні тепловиділяючі зони.

Кожна з таких зон забезпечує повне падіння прикладеної напруги без загрози перегріву. Тобто ці зони утворюють ланцюжок незалежних обігрівачів. Тому такий кабель можна різати на різні шматки безпосередньо при монтажних роботах. При цьому треба стежити тільки за тим щоб величина відрізається фрагмента була кратною довжині однієї зони, значення якої в залежності від моделі коливається в межах 0.7-2.0 м

Подібний якісний кабель на наш ринок поставляють THERMON (США) і HEAT TRACE (Великобританія).

Основні переваги паралельного резистивного кабелю:

Чи не боїться перехлестов або зниження тепловідводу - в цих випадках з ладу виходить тільки одна зазнала перегрів тепловиділяюча зона.

Основні недоліки паралельного резистивного кабелю:

Як і послідовного - це сталість тепловиділення незалежно від зовнішніх умов, що не дозволяє економити електроенергію.
Довжина нарізаються для монтажу фрагментів залежить від величини тепловиділяючою зони.

Саморегулювальних нагрівальних КАБЕЛЬ

Основою такого кабелю є спеціальна тепловиділяюча матриця, що складається з ізолюючого полімеру і струмопровідних включень з вуглецевого матеріалу (сажі). Її особливість полягає в зміні обсягу в залежності від зовнішньої температури. При її зниженні він зменшується і включення контактують між собою, утворюючи безліч струмопровідних доріжок - в результаті загальне значення тепловиділення кабелю зростає.

Із зростанням зовнішньої температури матриця розширюється, кількість утворюють провідні доріжки контактують включень зменшується, і тепловиділення кабелю знижується. Тобто кабель сам підлаштовується під навколишнє його температуру. Матриця забезпечує інтервал змін лінійного тепловиділення кабелю в залежності від граничної для конкретної моделі температури. Коливання можуть бути в діапазоні від 6 Вт / м до 100 Вт / м.

Конструкція такого кабелю є дві паралельні струмопровідні жили з міді, простір між якими заповнено утворює безперервний нагрівальний елемент тепловиділяючою матрицею. Жили мають площу перетину 1.0 - 1.5 м 2 і складаються з 17 - 19 тонких проводів. Для запобігання окислення і старіння бажано, щоб дроти мали нікелеве покриття. Найбільш оптимальна скручування з 19 проводів, оскільки її поперечний переріз за формою майже круговий і при екструзії матеріалу матриці не виникає повітряних зазорів.

Матриця і жили поміщаються у внутрішній ізоляційний шар, який зверху покривається екраном (спеціальної фольгою або опліткою з нікельованої або лудженої дроту). Потім наноситься зовнішня ізолююча пластикова захисна оболонка. Використання двох шарів ізоляції забезпечує підвищену діелектричну міцність і стійкість до ударних навантажень.

За типом використовуваного для зовнішньої оболонки матеріалу саморегулюючі кабелю поділяються на поліолефінові і фторопластові. Перші покриті поліетиленом з додаванням різних функціональних добавок. Так, наприклад, для використання в системах антиобледение на дахах будівель обов'язкова наявність UV-добавки. Оболонки другого типу забезпечують кабелю підвищену стійкість до дії різних агресивних середовищ.

Основні переваги саморегульованого кабелю:

Тепловиділення регулюється в залежності від зовнішньої температури, що дозволяє раціонально використовувати електроенергію.
Чи не боїться зниження тепловідведення в навколишнє середовище або накладок.
При монтажі можна розрізати в будь-якому місці фрагментами довжиною від 20 см.

Основні недоліки саморегульованого кабелю:

При низькій температурі навколишнього характеризується високим стартовим струмом.
Для систем на його основі недоступний режим прискореного нагрівання.

Друзі зробили таку підлогу у себе - і собі захотілося, але не варто забувати про «зниження до допустимих санітарних норм значення напруги електромагнітного поля» - якось цей момент часто залишається за кадром.

Так, електро-магнітний зміг сьогодні став не менш небезпечним для здоров'я, ніж півстоліття тому хімічний