≡

Экранированный кабель с саморегулирующейся матрицей

Сегодня нам предстоит познакомиться с современными системами кабельного обогрева. Мы выясним, чем привлекателен греющий саморегулирующийся кабель на фоне конкурирующих решений, узнаем, как он устроен и где его можно использовать. Приступим.

Содержание

• Зачем нужен греющий кабель
• Разновидности кабелей
  • Одножильный резистивный
  • Двужильный резистивный
  • Зональный
  • Весь в белом и на белом коне
• Области применения
• Проблемы выбора
• Сборка секции
• Установка
• Заключение

Зачем нужен греющий кабель

Любой самогреющий кабель — это всего лишь проводник с достаточно высоким электрическим сопротивлением. Если создать на его концах разность потенциалов, через этот проводник потечет ток; при этом взаимодействие движущихся по проводнику заряженных частиц с его собственными молекулами будет приводить к нагреву. Кабельный обогрев набрал популярность в последние 20-25 лет.

Вот основные сферы его использования:

Узнать о нем больше вам поможет прикрепленное к статье видео.

Разновидности кабелей

Современный рынок предлагает несколько разновидностей систем кабельного обогрева, отличающихся устройством нагревательного элемента и потребительскими хаpaктеристиками.

Одножильный резистивный

Одножильный проводник в изоляции волей-неволей должен подключаться к питанию обоими концами, образуя замкнутый контур. Мало того, одножильный кабель продается и монтируется секциями фиксированной длины.

Длина секции определяется удельным сопротивлением проводника: лишь строго определенное сочетание этих двух параметров обеспечит приемлемые значения текущего через секцию тока и, соответственно, его нагрев в нужном диапазоне температур.

Структура одножильного резистивного кабеля

Разъясним для тех, кто забыл физику: если отрезать часть проводника, его полное сопротивление упадет, а текущий через кабель при неизменном напряжении ток вырастет. Это приведет к перегреву кабеля и, с большой вероятностью, к разрушению изоляции.

Одножильный резистивный кабель имеет еще несколько особенностей, делающих его довольно неудобным для применения:

• Ему нужен терморегулятор, позволяющий ограничить максимальную температуру нагрева;
• Перехлест кабеля означает его перегрев — опять-таки с возможным повреждением изоляции;
• Энергопотрeбление системы обогрева меняется только вручную. Оно не зависит от температуры окружающей среды.

Двужильный резистивный

Единственное его отличие от одножильного кабеля прямо вытекает из названия: в общей внешней изоляции прокладывается две токопроводящих жилы. Секция кабеля может подключаться к источнику питания одной стороной и прокладываться произвольно. Все прочие недостатки решения, увы, сохраняются.

Резистивный двужильный кабель

Зональный

Устройство зонального кабеля радикально отличается от обычного резистивного: его основу составляют два проводника с низким электрическим сопротивлением. Их с определенным шагом замыкают друг с другом нагревательные спирали с высоким сопротивлением.

Структура и особенности зонального кабеля

Что дает такая структура кабеля?

Возможность менять длину греющей секции с фиксированным шагом, равным шагу между точками соединения нагревательных элементов с токоведущими жилами. В остальном, это все тот же резистивный нагревательный элемент со всеми его недочетами: опасностью перегрева при перехлесте, неизменном энергопотрeблении при изменениях температуры среды и потребности в терморегуляторе.

Весь в белом и на белом коне

Кабель греющий саморегулирующийся остроумно решает все основные проблемы, связанные с кабельным обогревом. Вначале — несколько слов о  том, что он представляет собой.

Устройство нагревательного элемента

Внутри изоляции находятся два медных проводника достаточно большого сечения (и, соответственно, с низким сопротивлением), между которыми размещена саморегулирующаяся матрица. Она представляет собой полимер с высоким коэффициентом температурного расширения с добавленным в него мелкодисперсным проводящим порошком (например, графитовой пылью).

Как работает такая конструкция:

Изменение теплоотдачи матрицы в зависимости от температуры

• При подаче питания на токоведущие жилы, саморегулирующийся греющий кабель начинает нагреваться. Ток течет через матрицу благодаря проводящим частицам в полимере-изоляторе: они образуют большое количество слаботочных электрических цепей. При этом по мере нагрева, матрица, в полном соответствии с законами физики, расширяется, а количество проводящих цепей из графитовых частиц в ней падает;
• При достижении определенной температуры саморегулирующий греющий кабель приходит в состояние термического равновесия — количество активных проводников в соединяющей токоведущие жилы матрице сократилось, и тепловыделение уравнялось со способностью изоляции рассеивать тепловую энергию;
• А теперь самое интересное — при росте температуры среды греющий саморегулирующий кабель нагревается вслед за ней, что приводит к дальнейшему расширению токопроводящей матрицы, и… к падению энергопотрeбления вследствие сокращения количества токоведущих цепей. Стоит температуре кабеля снизиться, и сжавшаяся по мере охлаждения полимерная матрица станет потрeбллять больше энергии и отдавать больше тепла.

Преимущества решения очевидны:

1. Экономия энергии: в теплые дни саморегулируемый греющий кабель снижает энергопотрeбление;

Для владельца это означает сокращение счетов за электроэнергию

Заметьте: каждый участок греющей секции регулирует свою температуру независимо от соседних. Если часть секции вморожена в лед, а часть лежит на теплом весеннем солнце — тепло будет выделяться именно там, где оно необходимо.

1. Отсутствие потребности в терморегуляторе. Нагревательная секция сама поддерживает заданную производителем температуру;
2. Невозможность перегрева при перехлесте проводника. По мере нагрева проблемных участков они будут снижать энергопотрeбление;
3. Наконец, кабель саморегулируемый греющий может иметь произвольную длину. Сокращение длины матрицы и токоведущих жил повлияет лишь на пиковое энергопотрeбление греющей секции, но никак не на ее рабочую температуру.

Греющая секция может иметь произвольную длину

Области применения

Кабель греющий саморегулирующий не может применяться в системах внутрипольного отопления и для подогрева застывающих на морозе бетонных монолитов. В первом случае — из-за невозможности регулировать нагрев вручную и поднять температуру пола выше 10-20 градусов; во втором случае его применение, просто-напросто, экономически нецелесообразно: в монолит укладывают куда более дешевый провод ПНСВ.

Применение кабеля этого типа осмысленно для подогрева:

• Кровель;
• Водостоков;
• Водопроводов (открытой прокладки или заложенных на недостаточную глубину) ;
• Накопительных емкостей с водой, установленных в неотапливаемых помещениях;

Схема кабельного обогрева емкости с водой

• Канализации.

Проблемы выбора

По собственному опыту автора, покупка дорогой импортной продукции не дает каких-либо преимуществ. Вы оплачиваете наценку за имя производителя и таможенные пошлины, получая фактически тот же продукт, который производится в нашей стране. Средняя цена погонного метра отечественного кабеля — в пределах 150-250 рублей (в ценах середины 2017 года).

Далее. В качестве одной из опций производители предлагают экранирующую оплетку, которая, теоретически, должна свести на нет наведенные в расположенном неподалеку электронном оборудовании паразитные токи.

Экранирующая оплетка призвана бороться с наводками в расположенном неподалеку электронном  оборудовании

Используя кабель без оплетки, автор не заметил никакого влияния его работы на сотовую связь, Wi-Fi, компьютеры или радиоприемники. При всем уважении к мнению производителей, единственная реальная польза от экранирующей оплетки — защита от случайных механических повреждений кабеля.

И последнее, что нам предстоит выбрать — удельная мощность на погонный метр, которую способен отдать греющий саморегулируемый кабель.

Вот рекомендации по ее подбору для обогрева водопровода и канализации, с которыми автор сталкивался из первых рук:

• Ввод водоснабжения диаметром до 32 мм — 10 Вт/м;
• Канализация диаметром 50 мм — 16 Вт/м;

На фото — кабель с удельной мощностью 16 ватт на погонный метр

• Канализация диаметром 110 мм — 30 Вт/м.

Сборка секции

Как своими руками превратить греющий кабель саморегулирующий в готовую нагревательную секцию?

Для этого понадобятся:

• Монтажный комплект, включающий термоусадочную трубку четырех разных размеров и гильзы для соединения жил кабеля и провода питания;

Монтажный комплект для сборки греющей секции

• Провод питания сечением 1,5 мм2 («холодный конец») ;
• Электрическая вилка (для кабеля с оплеткой — евровилка с контактами заземления).

Как выполнить монтаж?

Сборка нагревательной секции

Картинка требует нескольких пояснений:

• Для обсадки термоусадочной трубки обычно применяется строительный фен. Однако его можно с успехом заменить обычной зажигалкой;
• Если вы используете обычную термоусадку без клейкого слоя, то нанесите под нее перед обсадкой немного силиконового герметика. Дополнительная герметизация исключит замыкание токоведущих жил, попавшей под изоляцию водой;

Герметик исключит попадание воды под термоусадку

• Длина холодного конца должна позволять подключить кабель греющий саморегулируемый к питанию в помещении (подвале, цокольном этаже) или хотя бы под навесом. Не забудьте, что его придется использовать в холодное время года, когда использование разнообразных удлинителей и дополнительных соединений невозможно.

Установка

Как смонтировать греющий кабель саморегулируемый, если вы планируете использовать его для обогрева водопровода или канализации?

Простейшая инструкция по монтажу выглядит так: он прокладывается вдоль трубопровода внутри теплоизоляции и фиксируется алюминиевым скотчем. Именно алюминиевым,  потому что фольга уменьшит потери тела за счет инфpaкрасного излучения.

Монтаж обогрева канализации внутри утеплителя

Заметьте: при обогреве канализации нагревательный элемент лучше укладывать под трубой. Не забудьте, что большую часть времени она пустует или заполнена стоками лишь частично; подогрев снизу полностью исключит образование льда.

Можно ли смонтировать подогрев внутри трубы, емкости для воды или канализационного септика?

• Внутри водопровода — можно. Для ввода нагревательной секции в трубу используется тройник с уплотнительной втулкой, производящейся специально для этой цели;

Ввод нагревательной секции в водопровод

• В накопительной емкости — без проблем. Несколько витков кабеля укладываются на ее дно (по возможности — с минимальным перехлестом между витками) ;
• В канализационной трубе — нельзя. Кабель станет собирать всевозможные загрязнения (волосы, туалетную бумагу и т.д.), приводя к постоянным засорам. Кроме того, он с большой вероятностью будет поврежден при прочистке засора проволокой или тросом;

Проложенная открыто или с недостаточным утеплением канализация обогревается только снаружи

• В отстойнике септика — можно, но с ограничениями. Внутри септика должен находиться участок кабеля с неповрежденной изоляцией. Концевая муфта и соединение с холодным концом остаются вне отстойника.

Разъяснение: гниющие стоки — довольно агрессивная среда. Для изоляции кабеля они безопасны: зачастую изоляция изготавливается из того же ПВХ, из которого производятся канализационные трубы. А вот менее химически стойкую термоусадочную трубку стоки разъедают за 1-2 сезона, приводя к короткому замыканию и выходу нагревательной секции из строя.

Открытая установка септика под крыльцом дома. Несколько витков кабеля уложено в отстойник

Заключение

Как видите, кабель саморегулирующий греющий имеет массу достоинств и исключительно прост в монтаже. Успехов!