Кабельная система обогрева

Кабельная система обогрева — система обогрева, преобразующая электроэнергию в тепло за счёт теплового действия тока в нагревательных элементах, выполненных в виде специальных кабелей.

Тёплый пол. Кабель устанавливается под покрытием пола либо в нижележащий слой бетона, либо в специальную металлическую сборку. Такая система повышает комфортность помещения и может использоваться как самостоятельная система отопления.

Подогрев твердеющего бетона. Твердение бетонной массы требует поддержания определённых температур, что может быть затруднительно в холодное время года. Возможно крепление нагревательного кабеля к арматуре будущего железобетонного изделия. В таком случае используется относительно дешёвый кабель с минимальной изоляцией, который затем так и остаётся в изделии.

Обогрев зеркал. В помещениях с повышенной влажностью на более холодную поверхность зеркал выпадает конденсат, что затрудняет пользование зеркалами. Размещение кабельной системы обогрева за стеклом зеркала позволяет решить эту проблему.

Защита труб от промерзания. Трубы, которым угрожает промерзание, предпочтительно заключать в теплоизоляцию, которая замедляет охлаждение трубы. В ряде случаев потери тепла столь сильны, что эффективнее не усиливать теплоизоляцию, а компенсировать потери подогревом. В таком случае нагревательный кабель укладывается вдоль трубы (возможно, навивается на неё), а затем они вместе с трубой заключаются в теплоизоляцию.

Поддержание постоянной температуры технологических жидкостей и воды в пищевой, химической, нефтяной промышленности.

Растапливание снега и льда. Обледенение лестниц, пандусов, кровель и водосточных труб можно устранить путём растапливания снега и льда и увода талой воды с обогреваемой поверхности. Для лестниц и пандусов кабель монтируется под их покрытие, для кровель — от свеса крыши до снегозадержания, внутри водосточных желобов, для водосточных труб — внутри труб по всей их длины и вплоть до ливневой канализации (если есть). Также обогреваются ендовы, места примыкания к «тёплым» стенам. Такая система используется в автоматическом режиме с применением метеостанции или термостата с датчиками температуры, она настраивается на обогрев в условиях, когда есть риск обледенения (температуры вблизи нуля по Цельсию — от -12 до +3).

Кабельные системы широко используются при подпочвенном обогреве теплиц.

Преимущества и недостатки

Преимущества

Главным преимуществом кабельных систем является относительно малое сечение кабелей, благодаря чему добавление таких систем мало увеличивает габариты конструкций, в которые они устанавливаются. Кроме того, энергия в такие системы подаётся также с помощью относительно тонких кабелей, которые легко монтируются, в результате их монтаж проще, чем систем на основе горячей воды. Потери энергии в таких системах значительно меньше, чем в системах с горячей водой, поскольку подводящие кабели выполняются с низким сопротивлением и потери на нагрев в них ничтожны, в то время как горячая вода более заметно охлаждается при передаче.

Недостатки

Слабым местом кабельных систем является электробезопасность. При их монтаже необходимо соблюдать серьёзные меры предосторожности и обеспечивать правильное подключение всех компонентов (включая заземление), правильную укладку и защиту кабелей от механических повреждений.

Также нагревательные кабели в ряде случаев могут перегреваться и выходить из строя или провоцировать пожар. Особенно этот недостаток присущ резистивным кабелям. Поэтому укладка кабеля должна обеспечивать ему достаточное охлаждение, предотвращать перехлёст отрезков кабеля, чтобы даже в крайних случаях перегрев был невозможен. Системы на основе исправного саморегулирующегося кабеля лишены такого недостатка, поскольку в месте пересечения им не грозит зональный перегрев: их греющие элементы снижают выделяемую мощность и исключают угрозу перегрева. Однако нужно понимать, что саморегулирующийся кабель может иметь скрытые дефекты, изменяющие свойства его материалов, в результате полностью исключить угрозу перегрева невозможно и поэтому при укладке любого кабеля необходимо заботиться об охлаждении. Для сравнения, системы на основе горячей воды лишены такого недостатка, поскольку их трубопроводы не могут нагреваться выше температуры сетевой воды.

Система обогрева состоит из одного или нескольких отрезков нагревательного кабеля и, возможно, термостата и датчика температуры.

Кабель

Различают резистивные и саморегулируемые кабели. Резистивный кабель представляет собой один или два тонких металлических спиралевидных проводника, заключённые в изоляцию. Такой кабель относительно дёшев, но выпускается отрезками с наперёд выбранными длиной и сопротивлением, поэтому его невозможно резать на произвольную длину. Однопроводный кабель подключается обоими концами. Для двухпроводных кабелей возможно подключение с одного конца, при этом на втором конце проводники соединяются накоротко и изолируются. Во многих случаях возможность подключения с одного конца обеспечивает преимущество, поскольку при этом требуется меньшая длина подводящих кабелей. Плюсом является низкая стоимость, отсутствие пусковых токов, постоянство мощности по времени.

Развитием этой идеи является секционный (зональный) нагревательный кабель. Вдоль такого кабеля идут два проводника низкого сопротивления, а между ними с определённым шагом подключаются короткие отрезки спиралевидных нагревательных проводников. Такой кабель дороже и толще обычного двухпроводного, его можно свободно резать с определённым шагом, он подключается с одного конца. Недостатки — возможность локального перегрева кабеля, появление при монтаже холодных зон в начале и конце контура. Преимуществами являются невысокая стоимость, отсутствие пусковых токов, постоянство мощности по времени, более технологичный монтаж по сравнению с резистивным кабелем, высокая надёжность нагревательного контура, так как при повреждении или локальном перегреве и выхода одной или несколько греющих зон из строя у кабеля не работает только повреждённая зона.

Саморегулирующийся кабель содержит два неизолированных проводника, заключённые в специальную пластмассу. В зависимости от температуры сопротивление пластмассы изменяется, что позволяет кабелю регулировать выдачу тепла в каждой точке длины самостоятельно. Такие кабели выпускают «настроенными» на определённую температуру, например, температуру таяния льда. Для классификации таких кабелей применяют два показателя: первый показатель — мощность погонного метра кабеля при 10 °С, второй показатель — мощность кабеля во льду или в воде. Саморегулирующиеся кабели очень надёжны, экономичны, при монтаже их можно нарезать на необходимые длины, при некачественном монтаже переходных и концевых муфт и попадании влаги на тепловыделяющую матрицу возможен выход кабеля из строя.

К кабелям для систем обогрева в большинстве случаев предъявляются повышенные требования. При использовании для систем обогрева необходимо обеспечить высочайший уровень электробезопасности, поэтому кабели для таких применений имеют экран из металлической или медной сетки между внешней изоляцией и изоляцией жил, этот экран следует заземлять. Для использования на открытом воздухе изоляция кабеля должна быть устойчива к действию ультрафиолетового излучения.

Управляющая аппаратура

Резистивные кабели дают всегда примерно одну и ту же мощность тепла, поэтому для получения требуемой температуры их используют совместно с термостатами и датчиками, которые измеряют температуру воздуха в помещении, грунта или кровли (в зависимости от назначения системы).

Примеры выбора мощности

Необходимая мощность для обогрева кровли в российских условиях составляет от 250 до 350 Вт/кв м. Для обогрева водостоков и желобов необходимая мощность — от 30 до 60 Вт/м. Обогреваемая площадь свеса кровли у двухэтажного здания размером 10×10 м составляет примерно 28 м², длина желобов и водостоков — около 70 м, в этом случае потребляемая мощность составит примерно 6,5 кВт. Выбор программируемого терморегулятора и правильная его настройка, позволит уменьшить потребляемую мощность до 50 %.

 

Кабельные системы обогрева находят широчайшее применение. Их преимуществами являются малые габаритные размеры кабеля и широкие возможности по передаче электроэнергии.