Можно ли обогревать пластиковые трубы электрическим кабелем?

В нашей стране с суровыми и продолжительными зимами перед владельцами домов в частном секторе стоит проблема обеспечения надежной и безопасной работы систем водоснабжения, канализации и отопления в течение всего года. Поскольку в настоящее время вода в загородные дома подается чаше всего из скважины или колодца, в морозный период водопроводу грозит опасность замерзания. И если магистральные трубопроводы прокладываются на большой глубине, что защищает их от замерзания, то в частном секторе просто нет возможности обустроить свои автономные системы таким образом. И единственный способ защиты этих систем — кабельный обогрев труб.

В системах канализации и водоснабжения все чаще используются трубы из пластика, поэтому многие домовладельцы задаются вопросом: можно ли использовать для обогрева пластиковых водопроводных или канализационных труб электрический греющий кабель. Постараемся ответить на этот вопрос, рассказав о видах и особенностях обогрева пластиковых труб нагревательным кабелем.

Обогрев труб электрическим кабелем

Для обогрева труб в системах водоснабжения, канализации и отопления частных загородных домов действенным способом защиты от замерзания является использование специально разработанного греющего электрического кабеля и системы «Антизамерзание и обогрев труб» на его основе. Кабель может прокладываться снаружи или внутри трубы.

Устройство и принцип действия системы «Антизамерзание и обогрев труб»

В состав системы обогрева труб входят:

• резистивный или саморегулирующийся электрический кабель;
• термостат или терморегулятор (в случае саморегулирующегося кабеля не обязателен);
• шкаф управления (ШУ) с электроустановочным оборудованием (УЗО, магнитными пускателями);
• самоклеящаяся алюминиевая лента — фольгоскотч;
• теплоизоляция.

Нагревательный двужильный резистивный кабель, как и саморегулирующийся, имеет с одной стороны концевую муфту, с другой — соединительную муфту, через которую присоединяется к установочному силовому кабелю, подключающему систему к источнику питания. В резистивном кабеле при протекании тока в жиле кабеля выделяется тепло. Больше ток — большее количество джоулевого тепла выделяет кабель, сильнее нагревается труба. Конструкция такого греющего кабеля проста, но и цена ниже. Секции резистивного кабеля выпускаются определенной длины на установленную мощность. Для того чтобы регулировать нагрев труб таким кабелем, в системе и предусмотрен терморегулятор.

Такая система безопасна и эффективна для обогрева любых труб, в том числе и пластиковых, по всей длине трубопровода.

Монтаж кабеля снаружи трубы

Один из способов укладки нагревающего кабеля — наружный, когда кабель прокладывается непосредственно по трубе.

Это эффективный и наиболее простой способ защиты трубы от замерзания, когда один или несколько кабелей прокладываются вдоль всей трубы. Кабель может прокладываться по прямой линии или по спирали. Снаружи трубы защищаются теплоизоляционным материалом: пенопластом, минеральной ватой и др. При этом необходимо также обеспечить надежную защиту от влаги.

Прокладка кабеля внутри трубы

При невозможности проложить кабель по трубе, его прокладывают внутри трубы. Для такого способа монтажа в трубу врезается дополнительный тройник, через который вводится греющий кабель. При таком способе монтажа кабель прямо контактирует с обогреваемой средой, обеспечивая наибольшую теплопередачу непосредственно ей.

К такому кабелю предъявляются повышенные требования по прочности и жесткости, качеству изоляции. Так же кабели, устанавливаемые в трубу, должны иметь специальное покрытие, соответствующее назначению трубы. Например, в водопровод с питьевой водой должен устанавливаться кабель в оболочке из пищевого полиэтилена, а в канализационные трубы — кабель в оболочке устойчивой к агрессивным средам.

Расчет электрического кабеля для обогрева труб

Главная задача системы обогрева пластиковых труб — компенсация тепловых потерь и исключение перегрева. Для этого необходимо подобрать нужное количество греющего кабеля определенной мощности, учитывая следующие моменты:

• место прокладки трубопровода;
• тип трубы и длину обогреваемого участка;
• диаметр трубы;
• наиболее низкую температуру окружающей среды;
• толщину теплоизоляционного слоя;
• коэффициент теплопроводности теплоизолирующего материала.

Важно! Чем больше размеры трубы и тоньше теплоизоляционный слой, тем с большей удельной мощностью (Вт/м) придется взять кабель.

Но при этом следует помнить, что для обогрева пластиковых и ПНД труб с целью их защиты от замерзания погонная мощность не должна быть выше 15 Вт/м. Иначе температура кабеля может превысить допустимые для данных труб значения, что вызовет повреждение трубы.

Тепловые потери в трубопроводе можно рассчитать по формуле:

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

где:

W — коэффициент теплопроводности теплоизоляции (обычно 0,04 Вт/м∙°С);

L — длина трубы, м;

t _вн. — температура транспортируемо внутри трубы жидкости, °С;

t _нар. — температура окружающей среды, °С;

D _{тр.изол.} — наружный диаметр трубы в теплоизоляции, м;

d _тр.нар. — наружный диаметр самой трубы, м;

1,3 — коэффициент запаса.

Эффективная и долговечная защита пластиковых труб с помощью кабельной обогревательной системы возможна лишь при грамотном выборе таких параметров, как мощность и длина кабеля. Используя приведенную ниже форму расчета мощности системы обогрева пластиковых труб и данные таблицы, вы можете рассчитать эти параметры и выбрать кабель полностью соответствующий оптимальному режиму обогрева вашего трубопровода.

Требуемая длина кабеля:

L кабеля=Q/Р_уд.каб., (2)

где:

Q — тепловые потери;

Р_уд.каб.— удельная мощность кабеля.

Рассчитывая длину кабеля, необходимо добавить его количество на опоры, задвижки и прочую арматуру, установленную на трубопроводе. На каждый фитинг добавляется длина греющего кабеля в зависимости от условного диаметра трубы Dу. Минимальный шаг укладки кабеля составляет 50 мм.

Данные для расчета приведены в таблице:

Пример расчета мощности системы обогрева труб

Рассчитываем систему кабельного обогрева водопроводных труб для:

• диаметра трубы — D_тр.нар.=32 мм;
• длины трубопровода — L=45 м;
• минимальной температуры окружающей среды –35 °С;
• толщины теплоизоляции = 25 мм.

Подставив значения в формулу (1), получаем расчетные тепловые потери:

Q = 2 * 3,14 * 0,04 * 45 * [+5 – ( –35)] / (L_n  (82/32) * 1,3 = 625 Вт

Требуемая удельная мощность на 1 метр трубы равняется, согласно исходным данным 625 Вт/45 м = 14 Вт/м.

Это позволяет использовать для обогрева данного водопровода нагревательный саморегулирующийся кабель, удельная погонная мощность которого составляет 15 Вт/м.

Вывод: кабельный обогрев полипропиленовых, ПНД и пластиковых труб защитит их от замерзания. Для этого нужно:

• использовать резистивный нагревательный кабель с терморегулятором или саморегулирующийся греющий кабель;
• рассчитать тепловые потери в трубопроводе;
• определить необходимую длину кабеля;
• рассчитать удельную погонную мощность кабеля.