Греющий кабель для: Греющие кабели — какой выбрать греющий кабель, что нужно знать, где купить

Саморегулирующийся греющий кабель – всё что нужно знать!

Нагревательным элементом саморегулирующегося кабеля является матрица из полупроводникового материала, сопротивление которого зависит от температуры окружающей среды и температуры объекта, на котором кабель установлен.

Появление греющего кабеля способного к саморегуляции линейной мощности и температуры нагрева без дополнительно контрольного оборудования позволило значительно расширить сферу применения кабельного обогрева в промышленной и бытовой сферах.

Производим греющий кабель

Саморегулирующийся кабель SAMREG 16-2

• Мощность: 16 Вт
• Назначение: трубопровод
• Тип: саморегулирующийся
• Вид: низкотемпературный
• Применение: без взрывозащиты
• Maкс. температура (рабочая): 65 °C

Оптовый прайс

Саморегулирующийся кабель SAMREG 16-2CR

• Мощность: 16 Вт
• Назначение: трубопровод / резервуар
• Тип: саморегулирующийся
• Вид: низкотемпературный
• Применение: без взрывозащиты
• Maкс. температура (рабочая): 65 °C

Оптовый прайс

Саморегулирующийся кабель SRL 16-2

• Мощность: 16 Вт
• Назначение: трубопровод
• Тип: саморегулирующийся
• Вид: низкотемпературный
• Применение: без взрывозащиты
• Maкс. температура (рабочая): 65 °C

Оптовый прайс

Саморегулирующийся кабель SRL 16-2CR

• Мощность: 16 Вт
• Назначение: трубопровод / резервуар
• Тип: саморегулирующийся
• Вид: низкотемпературный
• Применение: без взрывозащиты
• Maкс. температура (рабочая): 65 °C

Оптовый прайс

Саморегулирующийся кабель ALPHATRACE ATMI-CP17

• Мощность: 17 Вт
• Назначение: трубопровод / резервуар
• Тип: саморегулирующийся
• Вид: низкотемпературный
• Применение: со взрывозащитой
• Maкс. температура (рабочая): 65 °C

Оптовый прайс

Саморегулирующийся кабель ALPHATRACE ATMI-CF17

• Мощность: 17 Вт
• Назначение: трубопровод / внутрь трубы / резервуар
• Тип: саморегулирующийся
• Вид: низкотемпературный
• Применение: со взрывозащитой
• Maкс. температура (рабочая): 65 °C

Оптовый прайс

Основные преимущества Samreg

• Не боится перегрева на любом отдельном участке, запирания, даже при пересечении кабеля;
• эффект саморегуляции обеспечивает безопасный температурный режим объекта, что делает систему более надежной и долговечной;
• экономия электроэнергии за счет изменения линейной мощности на каждом отдельном участке обогрева;
• удобство монтажа, кабель можно нарезать на секции любой длины прямо на месте установки;
• возможность эксплуатации без терморегуляторов и систем автоматики.

Строение греющего кабеля

Эффект саморегуляции

Вид готовой секции

Применение греющего кабеля Samreg

• Защиты от замерзания бытовых и промышленных трубопроводов, стартового разогрева и поддержания технологической температуры производственных процессов, в том числе водо-, нефте- и газо-проводов, канализационных, технологических и иных наземных и подземных труб;
• обогрева резервуаров, емкостей различного назначения, сепараторов, ресиверов, бункеров и технологических линий;
• защиты от замерзания системы внешних и внутренних водостоков кровли, а также в системах снеготаяния кровли малоэтажных и многоэтажных зданий, объектов коммерческой недвижимости, производственных и складских помещений.

В зависимости от максимальной рабочей температуры, Samreg может быть

• Низкотемпературный (температурный класс Т6) – максимальная температура воздействия 85°С, рабочая температура 65°С;
• Среднетемпературный (температурный класс Т5) – максимальная температура воздействия 135°С, рабочая температура 110°С;
• Среднетемпературный (температурный класс Т4) – максимальная температура воздействия 190-200°С, рабочая температура 120°С;
• Высокотемпературный (температурный класс Т3) – максимальная температура воздействия 232-250°С, рабочая температура 190°С;

В бытовых системах кабельного обогрева, а также в системах обогрева кровли используется низкотемпературный греющий кабель. Среднетемпературный греющий кабель применяется в обогреве трубопроводов и резервуаров для поддержания технологических процессов. Высокотемпературный греющий кабель применяется в нефте-газовой промышленности, обычно для трубопроводов и резервуаров подверженных пропарке высокой температурой.

По степени взрывозащиты Samreg делится

• Взрывозащищенный саморегулирующийся кабель имеет сертификат взрывозащиты международного таможенного союза и знак знак Ex (Explosion-proof), который содержит информацию о степени и виде взрывозащиты кабеля. Взрывозащищенный кабель применяется на объектах с повышенной пожаро- и взрывоопасностью. Подробнее
• Без взрывозащиты, применяется в системах обогрева промышленного и бытового обогрева, не требующих повышенных мер взрывозащиты или пожаробезопасности.

По конструктивному исполнению кабель может быть

• Экранированный — под внешней оболочкой кабеля расположена оплетка из луженых медных проволок, выполняющая функцию защиты от механических повреждений, а также функцию заземления кабеля. Кабель данного типа используется для систем обогрева, размещенных на открытом воздухе (кровле, водостоках), либо на объектах требующих дополнительной безопасности к эксплуатации электрооборудования (например, резервуаров, трубопроводов, производственных линий).
• Неэкранированный – без защитной оплетки. Данный типа кабеля используется для бытового обогрева трубопровода и монтируется только под теплоизоляционный материал.

Тип внешней оболочки греющего кабеля зависит от сферы его применения

• Полеолефиновая оболочка применяется в саморегулирующемся греющем кабеле бытового назначения для укладки под теплоизоляцию.
• Фторполимерная оболочка применяется в кабеле, допустимом к использованию в химически агрессивных средах, а также внутри трубопроводов и резервуаров с питьевой водой.
• Оболочка с защитой от UV-излучения содержит в составе UV-абсорберы, обычно это частицы мелкодисперсной сажи (не менее 2%), предохраняющие полеолефин от разложения под действием солнечной радиации. Подробнее

Кабель с полеолефиновой оболочкой

Кабель с фторполимерной оболочкой

Кабель с UV-защитой

Мощность греющего кабеля может быть различной, в зависимости от сферы применения и конструкции

Форма поставки саморегулирующегося кабеля

Греющий кабель в бухтах 180-300 м

На отрез – кабель поставляется отрезками необходимой длины, либо в бухтах 180-300м.

Готовый комплект

Готовые комплекты – уже смуфтированные секции греющего кабеля, имеющие концевую заделку и силовой провод для подключения к системе питания. Смуфтированные секции готовы к работе, требуется только установить их согласно инструкции.

Срок службы греющего кабеля

Срок службы греющего кабеля зависит от качества материала полупроводниковой матрицы, скорости её деградации, так называемого «старения матрицы». Фактически кабель работает 10-15 лет, но постепенно мощность кабеля снижается в результате потери матрицей своих проводящих свойств.

Чтобы компенсировать этот процесс, при производстве кабеля закладывается 30-40% запаса мощности. Скорость износа матрицы зависит от нескольких факторов, определяющим является количество включений системы, «холодных пусков». Идеальный режим работы системы обогрева – поддержание температуры, а именно – включение в начале сезона и постоянная работа в штатном режиме автономного управления. Подробнее

Управление системой на основе саморегулирующегося кабеля

В системах бытового электрообогрева обогрева трубопровода (водопровода, канализации) дополнительные приборы контроля не требуются, в случае подключение одной линии обогрева длиной до 20м. Системы, состоящие из нескольких линий требуют дополнительных мер безопасности в виде автоматов дифференциальной защиты. Для управления обогревом промышленных трубопроводов и резервуаров применяются шкафы управления. Подробнее

В системах обогрева кровли применяют шкафы управления различных типов от простых бытовых, объединяющих в себе контроллеры и терморегулятор, до сложных систем с многоуровневой защитой, устройствами плавного пуска и так далее. Подробнее

Особенности монтажа греющего кабеля

Монтаж саморегулирующегося греющего кабеля в системах бытового трубопровода можно осуществлять самостоятельно, используя инструкцию по установке нагревательных секций.

В случае работы с греющим кабелем на отрез, секции изготавливаются посредством муфтирования (заделки концевой и соединительной части). Для подключения отрезка кабеля к сети используют силовой провод необходимой длины.

Готовые комплекты кабеля снабжены концевой и соединительной муфтой, имеют питающий провод (2-2,5м) и евровилку для включения в сеть.

Монтаж греющего кабеля на кровле и водостоков требует специальных знаний и опыта работы с электротехнической продукцией. Особенности устройства обогрева кровли, а также правила подбора комплектующих и монтажа мы приводим в отдельном разделе. Подробнее

Расчет длины кабеля для системы обогрева

Способы расчета количества самрега для различных систем обогрева определяется типом объекта (кровля, трубопровод, водосток, резервуар), требований к системе, исходных данных (минимальной температуры), и так далее.

Количество кабеля для обогрева края кровли рассчитывается исходя из требования 250-300 Вт/м2, в зависимости от сложности участка и материала из которого изготовлена кровля. При этом линейная мощность кабеля может варьироваться от 24 до 40 Вт/м. Общая мощность регулируется шагом укладки кабеля.

Водосточные трубы, лотки и ливневки обогреваются кабелем 30Вт/м (для пластиковых труб), в 40 Вт/м для металлических. В 1 нитку обогреваются водостоки менее 150мм, более 150мм – в 2 нитки. Ливневки и водосборные лотки менее 150мм – в 2 нитки, более широкие – в 3 нитки. Подробнее о расчете системы обогрева кровли

Мощность кабеля для системы обогрева труб рассчитывается исходя из диаметра трубы, толщины теплоизоляционного материала, и минимальной температуры окружающей среды. Существует таблица для расчета мощности кабеля для обогрева трубопровода, приведенная в соответствующем разделе.

Длина греющего кабеля для бытовых труб зависит от мощности выбранного кабеля, чтобы обеспечить соответствующую параметрам мощность системы. Если, например по таблице рассчитаная мощность кабеля 36 Вт/м, то в системе можно применить 2 нитки греющего кабеля линейной мощностью 16 Вт/м. На отдельных участка трубопровода, нуждающихся в дополнительном обогреве (чаще всего это запорная арматура), кабель укладывается по правилам, указанным в соответствующем разделе. Подробнее

Для резервуаров применяется экранированный кабель 15-90 Вт/м, укладывается змейкой на поверхность резервуара, образуя витки. Обогревается часть поверхности резервуара в зависимости от теплопотерь. Подробнее

Максимальная длина секции греющего кабеля

Для проектирования кабельного электрообогрева необходимо знать количество отрезков (линий), объединенных системой управления. Максимальная длина секции определяется линейной мощностью кабеля, превышение этой длины приводит к преждевременному выходу системы из строя, нарушению работы автоматики и в конечном итоге может стать причиной аварийной ситуации. Таблица стартовых токов для кабеля различной мощности в следующей статье.

Стартовый ток саморегулирующегося кабеля

Пусковой ток – максимальный ток, возникающий при включении кабеля в систему. Он зависит от линейной мощности кабеля и температуры окружающей среды в момент включения системы, так называемого «холодного старта». Особенностью саморегулирующихся нагревательных лент являются значительные СТ, иногда в 4-5 раз превышающие номинальное значение. От величины стартового тока зависит номинал автоматики, а также энергопотребление системы. Чем длиннее секция греющего кабеля, тем выше стартовый ток в момент включения. Подробнее

Качество саморегулирующегося кабеля

Требования по безопасности и качеству кабельно-проводниковой продукции распространяются и на нагревательный кабель. Российские стандарты обязуют производителей сертифицировать электротехнические изделия, поставляемые на территории РФ. Сертификат Таможенного Союза подтверждает соответствие изделия требованиям пожаро- и электробезопасности, а также соблюдения технологий производства. Под качеством кабеля в данном случае подразумевается лишь его безопасность при эксплуатации.

Соответствие заявленным характеристикам, таким как мощность, срок службы, удобство монтажа, экономичность – сертификаты не подтверждают. Чтобы оценить качество кабеля, необходимо ознакомиться с его характеристиками или даже в некоторых случаях запросить у производителя или дилера протоколы испытаний. Подробнее

Бесплатный расчет проекта

• Рассчитаем требуемую мощность
• Подберем кабель и крепления, подходящий для Вашего объекта
• Порекомендуем удобную систему управления

Спасибо, наш менеджер свяжется с вами в ближайшее время

Заполните обязательные поля

Расчеты будут отправлены на Ваш e-mail, внимательно проверьте данные при отправке.

принцип работы, виды, конструкция, монтаж

При необходимости справиться с особо низкими температурами в каких-либо конструктивных элементах построек, системах коммуникаций, предметах бытового благоустройства используется  нагревательный кабель. Данное устройство обеспечивает дополнительный подогрев по всей длине или области прокладки трассы. При этом важно учитывать принцип работы нагревательного элемента и в каких ситуациях его целесообразно применять.

Назначение и принцип работы

Назначение нагревательных кабелей позволяет охватывать как разнообразные сферы промышленной деятельности, так и решать различные бытовые задачи. Наиболее часто нагревательный кабель используется для:

• Обогрева помещений или сооружений с малой кубатурой, включая декоративные комнаты, террариумы, шахты и колодцы;
• Нагревания всего или только участка трубопровода, водопровода, канализации и других объектов, расположенного на открытом воздухе или в не отапливаемом помещении;
• Разогрева замороженных объектов при выполнении на них каких-либо технологических операций;
• Защиты от замерзания воды или для предотвращения скопления влаги;
• Предотвращения образования льда или отложения снега;
• Поддержания температуры какого-либо объекта в заданных пределах.

Принцип работы нагревательного кабеля описывается законом Джоуля-Ленца, который гласит, что при протекании электрического тока по любому резистивному элементу, из него будет выделяться тепловая энергия. Данный процесс обуславливается наличием электрического сопротивления у токопроводящего материала, которое возникает из-за взаимодействия заряженных частиц. Эти частицы создают препятствие направленному движению тока, и при их столкновении происходит выделение тепла.

Основываясь на вышеизложенном, можно сказать, что величина тепловой мощности прямопропорциональна сопротивлению нагревательного кабеля и может выражаться формулой:

Q = I² * R * t

Где:

• Q – величина выделяемой тепловой энергии;
• I – величина тока, протекающего по нагревательному кабелю;
• R – омическое сопротивление элемента;
• t – время подключения кабеля к электрической сети.

На практике сопротивление конкретного греющего кабеля будет зависеть от материала токоведущих жил, их длины и способа подключения. Все эти параметры обуславливаются конструктивными особенностями различных видов нагревательной кабельной продукции.

Виды

Используемые для подогрева токоведущие элементы подразделяются на резистивные (линейные и зональные), саморегулирующие и индуктивные. Все виды нагревательных кабелей отличаются принципом работы и конструкцией. Рассмотрим более детально особенности каждого из них.

Резистивные линейные.

Линейный нагревательный кабель представляет собой конструкцию из обычного провода, концы которого подключаются к источнику электропитания. Таким образом, линейную модель принципиально можно представить в виде последовательно включенного сопротивления резистивного типа, характеризующегося постоянной мощностью нагрева. По количеству жил он подразделяет на одножильный и двухжильный нагревательный кабель.

Одножильный линейный.

Рис. 1: конструкция одножильного линейного кабеля

Посмотрите на рисунок, одножильные марки состоят из нагревательной жилы с высоким удельным сопротивлением, как правило, стали или ее сплавов. Также сюда входит один или несколько слоев термоустойчивой изоляции, которая не деформируется при нагревании. Такой вид нагревательного проводника может оснащаться экраном для удаления помех, создаваемых ним самим и устройства защиты от замыкания на землю.

Его основным преимуществом является простота и неприхотливость в эксплуатации, также он может контактировать с проводящими конструкциями и подвергаться нахлесту. А к недостаткам можно отнести необходимость использования заводской секции установленной длины (отрезать нужный вам кусок нельзя), необходимость подключать концы секции в одной точке к «+» и «–» или к нулю и фазе.

Двухжильный линейный

Рис. 2: конструкция двухжильного линейного кабеля

Конструктивно двухжильные марки имеют два вывода, подключаемые к источнику электроэнергии. В его состав входят те же элементы, что и в одножильный с одним отличием – в нем находятся две параллельно расположенные жилы вместо одной. Что предоставляет дополнительное преимущество – двухжильный нагревательный кабель, в отличии от одножильного, не нужно возвращать вторым концом секции к месту подключения, что предоставляет определенное удобство при обогреве трубопроводов и других протяженных конструкций.

Резистивные зональные

Зональные кабели представляют собой разновидность резистивного, с тем отличием, что имеет более сложную и функциональную структуру. В сравнении с линейным конструктивно он имеет следующую особенность:

Рис. 3: конструкция зонального кабеля

Как видите на рисунке, зональный кабель так же, как и линейный включает в себя две токоведущие медные жилы, внутреннюю изоляцию для каждой жилы, нагревательную проволоку из материала с высоким удельным сопротивлением, внешнюю изоляцию.

Его конструкция отличается наличием окошек во внутренней изоляции, в которых к токоведущему проводнику подсоединяется нагревательная проволока. Сами окошки расположены на расстоянии 1 – 2м друг от друга. Таким образом, между окошками нагревательный элемент подключается параллельно и воспринимает на себя напряжение сети. То есть на каждый из участков проволоки приходиться по 220 В или та величина, которая подается на греющий кабель.

За счет такого конструктивного решения постоянным сопротивлением должна обладать не вся протяженность, а только проволока, расположенная на участке в 1 – 2 м, получившая название зоны (от чего и берет название данный тип кабеля). Благодаря такой конструкции длина секции может подбираться произвольно в зависимости от ваших  личных пожеланий.

Саморегулирующиеся кабели

Саморегулирующийся кабель отличается от предыдущих вариантов и конструктивным исполнением, и принципом работы.

Рис. 4: конструкция саморегулирующегося кабеля

Посмотрите на рисунок, здесь показана конструкция саморегулирующегося кабеля, включающая в себя:

• Внешнюю оболочку, защищающую внутренние элементы от воздействия окружающей среды.
• Токоведущие жилы, на которые подается напряжение от внешнего источника.
• Экранирующая оплетка, защищающая окружающие коммуникации от электромагнитного излучения самого кабеля.
• Слой внутренней изоляции для электрического разделения токоведущих элементов от металлической оплетки для экранированных кабелей или от внешних конструкций при отсутствии экрана.
• Полупроводниковая матрица, представляющая собой непосредственно сам греющий элемент.

Рис. 5: принцип работы полупроводниковой матрицы

Именно эта часть саморегулирующего кабеля  является своеобразным датчиком температуры. Чем больше нагрета окружающая среда, тем меньше проводимость нагревательных элементов, величина протекающего через них тока снижается, равно как и величина выделяемого тепла. В этом и выражается функция саморегуляции уровня температуры.

Основным преимуществом такого нагревательного кабеля является его полная автономность – количество получаемой тепловой энергии самостоятельно подстраивается под температуру среды, в которой он находится. За счет чего разные участки нагревательного кабеля будут иметь нелинейную мощность, выдавая нужную вам температуру в конкретной ситуации. Еще одним преимуществом такого типа нагревательного устройства является его произвольная длина. Но к недостаткам стоит отнести то, что продается он стандартными бухтами и не имеет соединительных элементов в комплектации.

Индуктивные нагревательные кабели

Принцип действия такого типа нагревательного кабеля заключается в наведении ЭДС внутри ферромагнитной среды. Конструктивно он состоит из токоведущей жилы, которая наматывается на ферромагнитный сердечник на подобии катушки. При протекании тока по токоведущей жиле в сердечнике будет наводится эдс. Нагревание происходит за счет электрических потерь от тока в проводнике и от потерь в стали по принципу скин-эффекта.

Главным отличием от других типов нагревательных кабелей является соотношение выделяемой тепловой энергии. Здесь потери в меди составляют всего 20%, в то время как в ферромагнитном материале будут теряться остальные 80%. В зависимости от конкретной марки соотношение потерь может отличаться. За счет чего линейная мощность индуктивного кабеля может быть гораздо ниже при обеспечении той же температуры нагрева.

Особенности монтажа

При прокладке нагревательного кабеля важно соблюдать ряд правил, а именно:

• Температура окружающей среды на этапе монтажа системы обогрева должна быть не ниже +15ºС.
• Фиксацию на поверхности следует производить таким способом, чтобы не повредить конструктивные элементы нагревательных участков (заводскими фиксаторами, специальным скотчем, герметиком, мягкими накладками, хомутами и т.д.).
• При формировании трассы или сетки необходимо обеспечивать достаточную площадь обогрева для конкретного объекта в зависимости от его параметров.
• При поворотах нужно следить, чтобы радиус изгиба не  превышал шести его диаметров.
• После завершения укладки обязательно проверяйте целостность изоляции и жил путем прозвонки и измерения уровня сопротивления.

Теперь рассмотрим несколько практических советов касательно особенностей прокладки в частных ситуациях. Если нагревательный кабель используется для обогрева кровли или других объектов, где он устанавливается под прямыми солнечными лучами, лучше использовать экранированные марки. Так как у моделей с оплеткой используется куда более устойчивая оболочка, чем у кабелей общего назначения.

При обогреве водостоков, необходимо выбирать место расположения в наиболее холодной точке или с наименее прогреваемой стороны. В горизонтальных желобах нагревающий кабель необходимо устанавливать в нижней части желоба, чтобы теплые массы поднимались вверх и плавили лед выше. В вертикальных трубах водосточной системы со стороны стены здания, как показано на рисунке, так как она прогревается хуже всего:

Рис. 6: Пример монтажа в водосточной системе

Так как нагревательный кабель может располагаться в воде, им можно напрямую прогревать водопроводные трубы или системы отопления. Устанавливают его внутри трубы, как показано на рисунке:

Рис. 7: пример прокладки греющего кабеля внутри трубы

Следует отметить, что монтировать  нагревательный проводник внутри канализационных и сточных труб запрещено, так как за него будет цепляться различный мусор. Из-за чего возникнут пробки, ухудшающие проходимость и приводящие к полному перекрытию. Поэтому полимерные и металлические трубы канализации прогреваются посредством установки нагревательных элементов с внешней стороны. Но стоит отметить, что нагревательный провод должен изолироваться от слоя теплоизоляции посредством специальной алюминиевой ленты.

Области применения

Нагревательный кабель применяется для обогрева таких конструктивных элементов:

• теплых полов – как в бытовых (ванных и кухнях), так и в производственных помещениях;
• крыш зданий, где возникает угроза образования сосулек или скопления снежных масс над тротуарами или пешеходной зоной;
• различных трубопроводов в системах водоснабжения, канализации, отопления и т.д.;
• емкостей и резервуаров для хранения жидких веществ;
• систем водоотведения и дренажа;
• подогрева ступенек зданий, тротуаров и технологических проходов;
• нагревательных матов, ковриков и дорожек;
• аквариумов и террариумов для домашних питомцев.

В промышленной сфере нагревающий кабель может иметь и более специфическое применение, примеры некоторых из них и необходимые параметры для их эффективной работы приведены в таблице ниже:

Таблица: область применения нагревающего кабеля

Область применения	Требуемая  температура, °С	Удельная мощность, Вт/м2.	Суммарная мощность, кВт
Тепловые барьеры в камерах промышленных холодильников	2-5	3 — 15	0,5-5
Обогрев антенн спутниковой связи	2-5	200-300	2-15
Обогрев ванн обезжиривания	30-50	200-400	0,5-3
Обогреваемые линии изготовления бетонных изделий	40-60	300	20-50
Обогрев плит прессов	40-150	300-1000	2-10

Греющий кабель как теплый пол

Система отопления «теплый пол» давно доказала свою эффективность и комфорт, поэтому широко применяется во всем мире. Принципиальным является вопрос, какой источник энергии используется для получения тепла? Пока существует современная разница в ценах на энергоносители, человеку дешевле сжигать твердое топливо или углеводороды, нагревать полученным теплом воду, а потом уже прокачивать ее по трубам теплого пола. Но гораздо удобнее использовать греющий кабель как теплый пол, а не сложную систему трубопроводов, коллекторных узлов и насосов. Доминирование углеводородов на энергетическом рынке не будет вечным, и более удобная для передачи и применения электрическая энергия неизбежно будет применяться для отопления все шире.

Греющий кабель как теплый пол

Теоретический ликбез кабельного обогрева

Как известно из школьного курса физики, электрический ток — это не что иное, как направленное движение заряженных частиц под воздействием электрического поля. Если какое-либо вещество имеет такие свободные заряженные частицы, которые смогут двигаться, то его называют проводником, а если нет, то диэлектриком. Те вещества, которые могут менять количество частиц в зависимости от каких-то внешних факторов называют полупроводниками. В привычных металлах заряд переносят электроны, в электролитах – катионы и анионы, а в газах электроны и ионы.

Любой проводник не пропускает поток заряженных частиц беспрепятственно, а оказывает ему определенное сопротивление, которое физически объясняется тем, что частицы сталкиваются с атомами проводника, «расшатывают» их, теряя свою энергию, и в результате энергия электрического тока частично преобразуется во внутреннюю энергию проводника, что выражается в его нагреве.

Способность проводника сопротивляться протеканию электрического тока совершенно логично назвали сопротивлением.

В основе греющих кабелей лежит свойство проводников, имеющих сопротивление, нагреваться при протекании электрического тока

Как видно из формулы, сопротивление зависит от удельного сопротивления, которое относится к справочным данным (оно неизменно для конкретного материала), длины проводника и площади его поперечного сечения. Удельные сопротивления различных проводников можно посмотреть в таблице.

Удельное сопротивление основных проводников

Очевидно, что для передачи электрической энергии нужно применять материалы, имеющие наименьшее удельное сопротивление — тогда и процент потерь будет низок. Это алюминий, медь и сталь большого сечения для изготовления кабелей, проводов, линий электропередач. В электронике применяются: серебро, золото, олово, платина.

Если проводники будут использоваться для нагрева, то вредные для передачи потери энергии свойства оказываются очень полезными для получения тепла, поэтому и выбираются материалы с большим удельным сопротивлением: вольфрам, нихром, оцинкованная сталь, различные сплавы, которые производитель нагревателей может держать в секрете.

Для оценки количества тепловой энергии, которую может выделить проводник при протекании через него электрического тока, применяется закон Джоуля — Ленца, открытый еще в XIX веке.

Закон Джоуля — Ленца

Согласно этому закону, количество теплоты Q равно работе A, и оно напрямую зависит от квадрата силы тока – I, сопротивления – R, и промежутка времени Δt.

Из приведенной схемы видно, что в замкнутой цепи течет ток, измеряемый амперметром, причем он будет одинаков на каждом ее участке. В резервуаре с водой находится нагревательный элемент R, сопротивление которого больше других проводников настолько, что ими просто можно пренебречь. Согласно закона Джоуля — Ленца, на сопротивлении R, будет выделяться определенное количество теплоты, она начнет подогревать воду в резервуаре, тогда как на других участках цепи тепло не выделится. Реостатом можно изменять ток в цепи, соответственно будет меняться количество выделенного тепла.

Схема опыта, подтверждающего действие закона Джоуля — Ленца

Именно действие этого закона мы видим на примере электрочайников, утюгов, бойлеров, где сопротивление их термоэлектрических нагревателей – ТЭН, гораздо больше, чем электропроводки. Поэтому и тепла они выделяют больше. Греющий кабель представляет собой тот же ТЭН, только имеющий большую длину, поэтому выделение тепла происходит не локально, а по всей длине кабеля. Выделенное кабелем тепло передается на строительные конструкции, в том числе на покрытие пола. Греющие кабеля могут прокладываться в материале стяжки, в плиточном клее, в специальных сборках из металла. Подводящие силовые кабеля, имеющие низкое сопротивление, называют «холодными» или монтажными концами.

Классификация нагревательных кабелей

Казалось бы, чего проще? Надо взять материал, имеющий высокое удельное сопротивление, сделать из него кабель, подсчитать выделяемое им тепло и все готово. Но на деле это все далеко не так, нагревающие кабеля должны отвечать набору определенных требований, о которых будет рассказано ниже.

В кабельных системах обогрева (КСО) могут применяться совершенно разные по конструкции, применяемым материалам, удельной мощности кабеля, в зависимости от назначения:

• Отопление помещения. Прежде всего, используется система «теплый пол», но еще применяют и теплые стены и даже теплый потолок. Обычно электрические теплые полы делают для комфорта или дополнительного отопления в довесок основной системе. В качестве основного источника тепла их применение не рекомендуется из-за нерентабельности и в большинстве случаев недопустимо, так как никакая электроснабжающая организация не выдаст разрешения на выделенную мощность.

По теплому полу комфортно не только ходить, но и сидеть на нем

• Обогрев кровли и водостоков эффективнее всего при помощи нагревательных кабелей, так как они спасают от дорогостоящего ремонта крыши, а также исключают травматизм от падающих сосулек.

Обогрев кровли продлевает ее срок службы

• Обогрев крыльца, лестниц, пандусов, въезда в гараж, пространства под воротами въезда на территорию дома. В зимнее время выгоды от комфорта и безопасности при применении КСО в этих местах ощутимы.

На обогреваемом крыльце никогда не будет скользко

• Обогрев трубопроводов в частных домах. Трубы всегда необходимо прокладывать ниже глубины промерзания грунта, но бывает, что в местах выхода, прохода через фундамент, даже теплоизоляция не помогает уберечь трубы от промерзания. Нагревательные кабели – лучшее спасение.

Обогрев труб

Резистивный греющий кабель

В самом названии этого вида кабеля имеется в виду, что он представляет собой резистивную нагрузку — своего рода вытянутый проводник, имеющий постоянное сопротивление, которое больше, чем сопротивление «холодных кабелей»: силовых и монтажных. Нагрев происходит проводящими медными или из специального сплава, нагревательными жилами, заключенными в изоляцию. Поверх изоляции обязательно применен экран из медной оплетки или фольгированной оболочки вместе с дренажной жилой.

Экран выполняет очень важные функции:

• Экран уменьшает электромагнитное излучение, которое свойственно любым проводникам с током, особенно переменным.
• Экран подключен к заземлению (проводнику PE), которое является частью системы уравнивания потенциалов (СУП). Если произойдет пробой изоляции, то токи утечки замкнутся на экран, и уйдут в землю, что защитит человека от поражения электрическим током. Дополнительно это вызовет срабатывание автоматических выключателей и устройств защитного отключения (УЗО).

Резистивные кабели по своему исполнению бывают:

Строение резистивных греющих кабелей

• Одножильный резистивный кабель – для нагревания используется одна токопроводящая жила. Это самый недорогой вид греющих кабелей требует тщательной укладки, так как начало и конец этого кабеля должны сходится в одной точке и подключаться к специальным регулирующим устройствам – термостатам.
• Двухжильный нагревательный кабель в центральной части имеет две жилы, заключенные в экран. При этом либо обе жилы могут быть нагревательными, либо одна жила нагревательная, а другая питающая или как ее называют – возвратная. На конце секции двухжильного кабеля есть специальная концевая муфта, соединяющая две нагревательные жилы и изолирующая кабель. Преимущества двухжильного кабеля очевидны — для его укладки его просто надо уложить по схеме змейкой, без надобности возвращать назад к термостату. Уровень электромагнитного излучения у двухжильного кабеля гораздо меньше, чем одножильного, так как в греющих жилах токи текут встречно. Очевидно, что такие кабели дороже.

Резистивные кабели продаются готовыми секциями, имеющими фиксированную длину, которую категорически нельзя изменять. Почему? Дело в том, что важнейшей характеристикой любого греющего кабеля является удельная мощность, выделяемая одним погонным метром кабеля. Она должна быть в диапазоне 10—20 Вт/м и ни в коем случае не больше, так как это приведет к перегреву кабеля и выходу его из строя. Например, при укорачивании резистивного кабеля вдвое, сопротивление уменьшается наполовину, что по закону Джоуля-Ленца ведет к двукратному росту количества теплоты, а на это не рассчитан материал кабеля.

Комплект резистивного кабеля фиксированной длины вместе с монтажным комплектом

Длину секции подбирают исходя из расчетов. Производители выпускают комплекты с длиной секции от 10 до 110 метров, так что подобрать требуемый кабель с нужной удельной мощностью всегда возможно. Существуют резистивные кабели на катушках, с которых можно отрезать любую длину, но это прерогатива специалистов способных делать нужные расчеты.

Преимущества резистивного греющего кабеля:

• Разумная стоимость.
• Постоянство характеристик.
• Отсутствие пусковых токов не требует применения специальных автоматических выключателей типа C.

Недостатками резистивного кабеля являются:

• При неграмотном монтаже есть опасность локального перегрева, что приведет к выходу из строя кабеля.
• Невозможность уменьшать длину греющего кабеля без изменения характеристик.
• Кабелю нужно обеспечить нужные параметры теплоотдачи.

Резистивный зональный (секционный) кабель

Эволюцией развития резистивных греющих кабелей стало изобретение зонального (секционного) кабеля, в котором по центру проходят два проводника низкого сопротивления, заключенных в изоляцию. Поверх проводников намотана спираль из проволоки с высоким сопротивлением. Через определенный промежуток (обычно 1 метр) эта проволока подключается попеременно к одному, а затем к другому центральному проводнику. Очевидно, что в этом случае каждый участок (зона) будет представлять собой независимый от других нагревательный элемент, подобно параллельному подключению резисторов.

Схема зонального резистивного греющего кабеля

Преимущества зонального кабеля:

• Одинаковая удельная мощность кабеля по всей длине.
• Стабильность характеристик.
• При запуске не потребляет большие токи.

Недостатки зонального резистивного кабеля:

• Опасность локального перегрева.
• Необходимость обеспечения теплоотдачи.
• Более высокая цена по сравнению с обычными резистивными кабелями.

Нагревательные маты

Для облегчения процесса укладки теплого пола, производителя делают специальные нагревательные маты, где кабель с требуемым шагом прикреплен к полимерной сетке. Такие маты очень удобно укладывать на ровное основание перед укладкой керамической плитки. Их можно монтировать прямо в слой плиточного клея, в этом их главное преимущество. Правда, надо внимательно следить, чтобы не оставалось воздушных полостей, которые вызовут локальный перегрев.

Нагревательные маты на полимерной сетке облегчают процесс укладки

В помещениях со сложной геометрией могут возникнуть сложности при укладке матов. В этом их главный недостаток.

Цены на различные виды нагревательных матов

Нагревательный мат

Саморегулирующийся нагревательный кабель

Флагманом среди всех греющих кабелей является саморегулирующийся нагревательный кабель, который может изменять температуру нагрева, а, значит, и тепловыделение в зависимости от окружающей температуры.

Между двумя проводниками запрессована специальная полимерная матрица со свойствами полупроводника. При понижении температуры матрица сжимается, но в ней образуется множество теплопроводящих путей с высоким сопротивлением. Протекающий ток вызывает нагрев матрицы и кабеля. При повышении температуры происходит расширение полимера и уменьшение количества путей протекания тока и, в конце концов, наступает такой момент, когда токи становятся ничтожно малы, что приводит к прекращению нагрева кабеля. Каждый участок кабеля работает автономно.

Саморегулирующийся кабель сам «выбирает» где и как нагревать

Поверх полупроводникового полимера существует слой термостойкой изоляции, затем медный или стальной экран и еще один слой изоляции. Каждый кабель имеет свою зависимость погонной (удельной) мощности от температуры и подбирается исходя из условий эксплуатации и назначением.

Зависимость погонной мощности различных саморегулирующихся кабелей от температуры

Преимущества саморегулирующихся кабелей:

• Экономия электроэнергии, которая происходит за счет нагрева только недостаточно теплых участков.
• Независимость удельной мощности от длины кабеля.
• Этот кабель «прощает» ошибки монтажа. Даже перехлест кабеля не приведет к его перегреву и выходу из строя.

Недостатки саморегулирующихся кабелей:

• Эти кабели имеют высокие стартовые токи, особенно если есть длинные холодные участки. Это обязывает ставить защитные автоматы класса C, позволяющие десятикратные скачки тока в сравнении с номинальным.
• Полимерная полупроводниковая матрица имеет ограниченный срок службы.
• Высокая цена на такие кабели часто делает их применение сомнительной выгодой.

Греющий кабель как теплый пол

При планировании обустройства электрического теплого пола в помещениях вначале нужно определиться, какую функцию он будет выполнять.

Греющий кабель для теплых полов прямого действия

Теплые полы прямого действия обычно располагаются в тонком слое стяжки непосредственно перед напольным покрытием, например, в слое плиточного клея. Главной задачей таких полов является быстрый прогрев поверхности пола до комфортной температуры 24—27 °C. Для этих целей идеально подходят маты с тонким кабелем, а также резистивный одножильный или двухжильный греющий кабель. Нужные характеристики можно посмотреть в таблице.

Таблица подбора необходимого греющего кабеля

Требуемая устанавливаемая мощность достигается шагом укладки кабеля, чтобы на одном квадратном метре было уложено столько кабеля, которое обеспечит необходимую мощность. В зависимости от площади помещения вычисляется общая длина нагревательного кабеля. Методика расчетов теплого пола приведена в отдельной статье по этой теме.

В теплых полах прямого действия теплоизоляция может не использоваться, или быть минимальной толщины, так как задачей их является нагрев поверхности, а не основное отопление. При нагреве деревянных полов применяется утеплитель между лагами, а также специальная металлическая сетка, распределяющая тепло и экран из фольги, отражающий тепло в сторону покрытия пола.

Схема обогрева деревянных полов

Греющий кабель для термоаккумулирующих теплых полов

Аккумулирующие теплые полы требуют обязательной теплоизоляции, так как они обогревают бетонную стяжку значительной толщины: от 5 до 15 см, которая будет накапливать тепло. Такие полы лучше подогревать во время сниженных тарифов на электроэнергию, а в другое время тепло будет постепенно отдаваться в помещение. Толстый слой утеплителя значительно снизит утечку тепла вниз.

Такие полы лучше делать в тех помещениях, где будут уложены покрытия с высоким термическим сопротивлением: паркетная доска, ламинат, ковролин. Тогда и передача тепла будет происходить очень мягко, что только повысит комфорт. Такая система обогрева пола может выступить уже в качестве основного отопления.

Нагревательный кабель заложен в массивную стяжку

Кабель теплого пола укладывается в среднем слое стяжки, для более равномерного распределения тепловой энергии. Из таблицы видно, что кабель для такой системы должен применяться с более высокой удельной мощностью в сочетании с металлической сеткой, которая поможет распределять тепло и будет армирующим элементом стяжки. Учитывая, что кабель будет спрятан в толстом слое стяжки, которая обеспечит теплоотвод, лучше всего для аккумулирующих теплых полов применять двухжильный резистивный кабель с удельной мощностью 20 Вт/м. Также может применяться и саморегулирующийся кабель, но его цена в 3—5 раз выше резистивного.

Применение таких систем обогрева ограничено по двум причинам:

• Стоимость обогрева электрической энергией пока высока по сравнению с газовым отоплением.
• Выделенной на квартиру или дом мощности может просто не хватить для нагрева аккумулирующих теплых полов.

Общие требования к греющим кабелям теплого пола

Временные технические требования от 2003 года регламентируют порядок применения греющих кабелей. Их этого объемного документа сделаем самые важные выдержки.

• Для личного пользования рекомендуется применять КСО только для комфорта и дополнения к основной системе отопления.
• В теплых полах прямого действия и для подогрева полов из дерева кабель не должен иметь номинальную мощность больше 2 киловатт.
• В термоаккумулирующих полах и при подогреве наружных лестниц и пандусов максимальная номинальная мощность кабеля – 4 киловатта.
• Должно соблюдаться железное правило: одно помещение – один кабель. Исключением являются помещения свыше 25 кв. м.
• Греющий кабель не должен переходить в другие помещения.
• Нагревательный кабель не должен прокладываться под стационарно стоящей мебелью.
• В комплекте к греющим кабелям всегда идут монтажные планки и другие аксессуары. Именно их и надо использовать, никакая самодеятельность не приветствуется.

Укладка кабеля должна отвечать определенным правилам

• Кабель должен укладываться в форме змейки и при этом должны соблюдаться правила:
  • Касания, пересечения, закручивание и образование петель на кабеле не допускается.
  • От границ зоны укладки до краев кабеля должно быть расстояние, которое не меньше шага укладки.
  • От металлических конструкций и элементов проводки кабель должен иметь дистанцию не менее 50 мм, от деревянных конструкций – 30 мм, а от элементов других систем отопления – не менее 500 мм.
  • Шаг укладки всегда должен быть более  6 — 10 наружных диаметров.
  •  Расстояние между участками уложенного кабеля должно быть большим или равным шагу укладки.
  • Вся горячая часть кабеля должна находиться в однородном материале.
  • Для кабеля внутри стяжки шаг не более 20 см, а в полах прямого действия – 10 см.
• Все кабели должны подключаться через терморегулятор, имеющий температурный датчик. Прямое подключение к сети допускается только в исключительных случаях для саморегулирующихся кабелей.

Схема подключения терморегулятора теплого пола

• Терморегулятор должен располагаться на расстоянии 0,5—1,5 метра над уровнем пола.
• Датчик температуры пола должен располагаться на расстоянии не менее 0,5 метра от стен, подключаться только медным проводом, помещенным в гофрированную пластмассовую или металлическую трубку.
• Все соединения греющего и питающих кабелей должны происходить на терморегуляторах, в распределительных коробках и электрощитах при помощи клемм. Никакие скрутки недопустимы.
• Силовые кабели должны быть защищены автоматическими выключателями соответствующих номиналов, а для защиты людей обязательно применение УЗО с дифференциальным током срабатывания не более 30 мА.

Подключение кабелей обогрева должно быть через УЗО и автоматический выключатель

• Монтаж КСО должен вести только квалифицированный персонал, имеющий соответствующий допуск.

Цены на греющий кабель и комплектующие

Греющий кабель и комплектующие

Заключение

• Греющий кабель рекомендовано использовать для теплых полов. Наиболее предпочтительным способом применения является система прямого нагрева или «тонкий пол».
• Среди всего разнообразия греющих кабелей лучше всего по соотношению цена — качество использовать двухжильный резистивный кабель.
• Выбор нужного кабеля с требуемой удельной мощностью, его длину и шаг укладки получают в результате расчетов.
• Изменять длину секции резистивного кабеля (кроме зонального) недопустимо.

Видео: Монтаж кабеля теплого пола Devi

Видео: Монтаж нагревательных матов