Греющий кабель для канализационных труб — типы и ориентиры выбора

 

В случае, когда нет возможности уложить трубу ниже уровня промерзания грунта, возникает необходимость в подогреве канализационных труб. К тому же, достаточно часто на участках загородных домов приходится прокладывать коммуникации поверх земли. О том, как уложить канализационные трубы с подогревом и пойдет речь в данной статье.

Что это такое и зачем он нужен

Электрический элемент представляет собой гибкую конструкцию, которая выделяет тепло под напряжением за счет сопротивления металла. Степень нагрева зависит от марки изделия и силы тока, которая на него подается.

Нагревательный кабель предназначен для поддержания положительной температуры в канализационной системе, проложенной выше уровня промерзания почвы или по ее поверхности. Монтаж данного приспособления требует дополнительных финансовых расходов, но они окупаются за счет сокращения затрат на земляные работы. Кроме этого, стоки будут надежно защищены от холода даже при экстремально низкой температуре воздуха.

Когда необходим обогрев

Подогрев сливных труб требуется в тех случаях, когда они эксплуатируются в холодное время года. В обязательном порядке поддерживать в них тепло необходимо в частных домах, дачах, банях и прочих строениях, где канализация расположена неглубоко.

Промерзание чревато замерзанием стекающей жидкости, закупоркой магистрали и ее разрывом.

Почему скапливается лед

Как правило, при прокладывании в грунте канализационные трубы обкладываются рулонными изоляционными материалами. При длительном контакте с мерзлой землей холод доходит до магистрали, температура стенок которой опускается ниже нуля. Соприкосновение жидкости со стенками канализации приводит к образованию тонкого слоя льда, а на верхней части вырастают сосульки. Постепенно наледь утолщается, пока полностью не заполняет трубу.

Устраняется проблема одним способом — земля раскапывается, проводится растапливание льда с помощью паяльной лампы или газовой горелки.

Принцип работы греющего кабеля

Подобные кабели представлены жильным проводом, нагрев которого обеспечивает электрический ток в момент поступления к нему. В дальнейшем тепло начинает распространяться во всех направлениях, в результате чего лед превращается в воду. С внешней стороны защиту подобному кабель обеспечивает бесшовная изоляция. К нагревательному проводу подведен электрический кабель, для крепления которых применяется лазерная спайка. Причем конец последнего имеет штепсельную вилку. Для обеспечения работы необходимо, чтобы вилка была подключена к бытовой электросети.

Если исходить из такого параметра, как вариант регулирования подогрева, то все греющие провода могут быть классифицированы на два типа:

• резистивные;
• саморегулирующиеся.

Причем каждый из них может использоваться для подогрева воды. В то же время они имеют свои особенности.

Резистивный греющий кабель

Его отличает наличие сопротивления, величина которого все время остается неизменной. При подключении подобного кабеля образование тепла происходит без перерыва в строго заданном температурном диапазоне, который обычно составляет от 5 до 13 градусов Цельсия. Его применение позволяет в любой момент времени эффективно защищать трубы ото льда, который никогда не остается в твердом состоянии в зимний период.

Саморегулирующийся греющий кабель

Для подобного кабеля характерен более сложный принцип работы. Он отличается наличием динамического сопротивления, величина которого может повышаться либо уменьшаться в зависимости от температуры воды. Таким образом тепло начинает выделяться в большем или меньшем количестве. Именно за счет наличия саморегулирующегося механизма работы у такого кабеля исключается его перегрев, а также перегорание.

Термореле

Чтобы кабель успешно справлялся со своей задачей, обычно он применяется с дополнительными устройствами. Таковым является термореле с термодатчиком, основное назначение которого заключается в автоматическом включении в случае снижения температуры. Другой его функцией выступает отключение кабеля, что происходит в тот момент, когда температура поднимается до верхнего допустимого значения.

Для обеспечения устойчивости функционирования подобного устройства важно грамотно выбрать место для установки термодатчика. Недопустимым местом для этого элемента является участок рядом с греющим кабелем. Рекомендуется выбирать для размещения датчика зону с противоположной стороны трубы. Необходимо иметь в виду, что использование этого обогрева в сочетании с термореле может привести к уменьшению эксплуатационного ресурса первого. Способствующему этому фактором выступает увеличение расходования ресурса ввиду частого включения и выключения подогрева.

Цели применения

Использование греющего кабеля для обогрева трубопроводных систем может быть оправдано в следующих ситуациях:

• Большая глубина промерзания почвы. Если земля промерзает более чем на 4-6 метров, монтаж трубопровода ниже этого уровня может оказаться весьма трудозатратным мероприятием.
• Сложные типы грунтов. Скальные породы на участке, где предполагается прокладка канализации.

Разумеется, обо всех этих явлениях стоит говорить лишь применительно к регионам, в которых отмечается периодическое или постоянное наличие отрицательных температур воздуха, способных спровоцировать повреждение канализации.

Стоит отметить, что использование внутреннего греющего кабеля для систем канализации не лишено некоторых недостатков.

Так, из-за наличия дополнительного элемента, уменьшается пропускная способность трубопровода. Также, возрастает риск образования засоров и ухудшаются показатели герметичности, поскольку приходится дополнительно монтировать тройник. Для протяжённых канализационных систем такой вариант может оказаться неоправданно дорогим.

А вот для частных подворий, где эксплуатируются канализационные системы достаточно большого сечения и малой протяжённости, внутренний кабель подойдёт как нельзя лучше.

Для систем канализации на основе поливинилхлоридных, бетонных или асбестоцементных труб, внутренний обогрев трубопровода может и вовсе оказаться единственно доступным. Эти материалы обладают очень малой теплопроводностью, поэтому эффективно прогреть их снаружи очень сложно.

Какой греющий кабель выбрать для подогрева канализационных труб

Для решения этого вопроса сравним достоинства и недостатки вышеперечисленных проводов для обогрева. Резистивные одно-, двухжильные и зональные можно обобщить из-за их схожести.

Резистивные и зональные греющие кабели

Достоинства резистивных (в том числе и зональных) греющих кабелей:

• Простота устройства;
• Сравнительно низкая стоимость;
• При длительном использовании стабильность удельного сопротивления;
• При правильном монтаже длительный срок службы.

Недостатки:

• Невозможность изменять длину (в зональных эта проблема частично решена, но длина меняется ступенчато);
• Необходимость наличия терморегулирующего устройства;
• При близком расположении греющих проводов, при их переплетении и даже при загрязнении поверхности изоляция значительно перегревается. Перегрев изоляции ведет к ее преждевременному старению и возможному замыканию;
• Требовательность к установке.

Саморегулирующий кабель

Достоинства саморегулирующего кабеля:

• Не требует отдельного терморегулятора;
• Возможность отрезать метраж любой длинны (не меньше 1,5м и не больше указанного в паспорте);
• При монтаже допускаются приближение и скрещивание проводов, что значительно упрощает прокладку;
• Регулирование температуры происходит самостоятельно в каждой точке, по всей длине. Это полностью исключает его перегрев;
• Температура поверхности по всей длине практически одинакова.

Недостатки:

• По сравнению с резистивными, у этого изделия высокая стоимость.

Проанализировав достоинства и недостатки разных видов кабелей можно сделать вывод, что саморегулирующий будет на много эффективнее. При обогреве канализационных систем и водостоков с ним кроме вышеперечисленных достоинств можно добиться значительной экономии электроэнергии. Для этого нужен дополнительный терморегулятор для контроля за температурой внешней среды.

Внешние системы обогрева

Ввиду простоты монтажа и невысокой стоимости, достаточно популярным считается пленочный способ подогрева канализационной трубы своими руками. Процесс установки такой системы очень простой – обмотайте трубы пленкой и зафиксируйте ее скотчем или хомутами.

Но кабель для обогрева канализационных труб изнутри и снаружи все равно более популярен, и с каждым днем спрос на него растет все больше. Данный способ предполагает укладку кабеля по всей длине трубопровода. После запуска системы, она будет в полной мере прогрета до требуемой температуры.

На данный момент изготавливаются такие кабели для обогрева:

• Саморегулирующийся. Как считают эксперты, наиболее эффективным и практичным с экономической точки зрения является именно такой тип нагревательного кабеля. Его особенность заключается в механизме работы. Дело в том, что подобные изделия реагируют на температурные колебания воздуха. Это значит, что по мере повышения температуры окружающей среды сопротивление кабеля существенно снижается, следовательно, ослабевает и сила тока, а значит, падает и мощность. Принцип работы устройства заложен в формуле P=U×I, где I – сила тока, U – сопротивление, а P- мощность кабеля. Такой механизм позволяет существенно сократить расходы на электроэнергию и сделать их более обоснованными. Технология производства греющего кабеля позволяет регулировать мощность на различных отрезках трубопровода, что достаточно важно в связи с постоянным ростом цен на электроэнергию.
• Резистивный. Изделия данного типа отличаются стабильностью сопротивления по всей протяженности проложенной линии. Следовательно, количество тепловой энергии, выделяемой таким кабелем, является одинаковым на любом отрезке.
• Зональный. В сущности, работает такой кабель аналогично резистивному, однако, выработка тепловой энергии происходит в конкретных зонах. Благодаря такому устройству зональный греющий кабель в канализационную трубу можно разрезать на куски и распределять нагрузку по своему усмотрению.

По большому счету все эти кабели работают примерно одинаково, отличие заключается лишь в особенностях их монтажа и использования.

Резистивные кабели могут различаться по своему строению:

• Одножильный кабель. Как понятно из названия, он состоит из одной жилы, по которой проходит ток. Она же является нагревательным элемент и защищена слоем изоляции, оплеткой из экранирующего материала, а также внешней оболочкой. Укладку кабелей такого типа производят петлями, чтобы оба его конца сходились в одном месте для подключения к сети. Обратите внимание, что для монтажа внутри труб одножильный кабель не применяется. Вызвано это тем, что в случае наложения отрезков кабеля друг на друга, он может перегреться и сгореть.
• Двужильный кабель. В данном случае одна из жил, сопротивление которой больше, служит нагревательным элементом, а вторая жила только проводит ток. Следовательно, заводить оба конца кабеля в одну точку – нет необходимости, в этих целях служит обратная жила.

Обратите внимание, что выбирать тот или иной тип кабеля нужно, исходя из предполагаемых условий его эксплуатации.

Выбор кабеля для системы канализации

Требуемая мощность обогрева напрямую связана с тепловыми потерями обогреваемой трубы. Очень важно произвести правильный подбор мощности для канализационной системы нужного диаметра и условий ее теплоотдачи.

Важно! Неправильный выбор мощности может привести:

1. При завышенной мощности к перегреву, вследствие которого уменьшиться срок службы системы обогрева. В худших случаях канализация из пластика может расплавиться. (При применении саморегулирующего нагревательного кабеля перегрев полностью исключен).
2. При заниженной мощности – система не сможет противостоять низким температурам, что приведет к замерзанию стоков.
3. К снижению экономической эффективности обогрева.
4. Увеличение вероятности поражения человека или животного электрическим током.
5. Снижение срока службы как системы обогрева та и самой канализации.

Когда вы своими руками сооружаете канализацию, проектируете ее обогрев и теплоизоляцию, то можно руководствоваться таблицей, приведенной ниже. Она отображает средние тепловые потери в зависимости от диаметра трубы, слоя изоляции и разности температур.

Рисунок 6. Выбор удельных тепловых потерь трубы в зависимости от диаметра и внешних условий

Мощность на единицу длины принимаем равной или немного больше числа, которое находим на пересечении нужной толщины и разности температур. Далее протяженность трубопровода умножаем на это число и на коэффициент запаса 1,3, затем делим на мощность кабеля по паспорту — это будет необходимая длина.

Рекомендации мастеров монтажа

1. Для повышения экономии при обогреве труб системы канализации саморегулирующим кабелем нужно использовать дополнительный терморегулятор для контроля за температурой внешней среды.
2. Необходимо обеспечить надежное соединение канализационных стыков, для предотвращения прохождения влаги.
3. Категорически запрещается монтировать внутренним способом кабельные изделия с обычной изоляцией.
4. Допустимая температура материала трубы, а также ее изоляции должна быть выше температуры, до которой кабель будет нагреваться.
5. Углы поворота греющего кабеля должны соответствовать прописанным в его паспорте.
6. Во время монтажа температура воздуха, при которой выполняется прокладка, должна быть выше допустимой.
7. В момент первого включения саморегулирующего кабеля в электросеть его потребляемая мощность будет превышать паспортную в несколько раз. После чего за несколько минут показатель придет в норму.

На первый взгляд монтаж греющего саморегулирующего кабеля для защиты труб системы канализации очень прост, но это требует знания соответствующих норм и правил. Соблюдая их, вы сможете смонтировать эффективную и надежную систему обогрева.

Проведение внутренних работ по монтажу

Нередко внутренний прогрев труб является единственным осуществимым решением. Как правило – это системы отвода стоков из поливинилхлоридных, асбестоцементных или бетонных труб. То есть, это трубы с низкой теплопроводностью. Из-за такого свойства трубы практически нельзя прогреть снаружи. Монтируется кабель в трубу либо по всей ее длине, либо на указанных отрезках. В последнем случае, зачастую, такое место является проходом системы сквозь фундамент.

После прокладки кабеля возрастает риск возникновения засора в процессе эксплуатации системы ввиду негативного воздействия стоков внутри системы. Чтобы готовая система проработала максимально долго, работы по укладке кабеля должны проводиться с предельной ответственностью и с соблюдением всех правил.

Вместе с тем, чтобы в процессе эксплуатации трубы с подогревом не становились причиной возникновения разного рода проблем, важно следовать некоторой последовательности.

Можно выделить такие этапы работ:

• Прочистите и высушите трубы.
• Удалите оболочку с краев кабеля на расстояние порядка 5 см.
• Разделите провода и произведите их очистку где-то на 4 см.
• На окончания кабеля наденьте термоусадочные трубки.
• Прогрейте трубки при помощи строительного фена.
• Теперь зачистите концы на 5-6 см.
• Проденьте оплетку в металлическую трубку в трубопровод и зафиксируйте.
• Питающие концы очистите и разделите. Заземляющий провод – на 8 см, а остальные – на 3,5 см, не более.
• Соедините питающие провода с кабелем обогрева при помощи изоленты.
• Подсоедините металлическую оплетку и также ее заизолируйте.

Если вы работаете с достаточно длинным отрезком трубы, но отсутствует ревизия или тройник, лучше всего вырезать ее часть и произвести настройку при помощи переходника – компенсирующего патрубка. Для подачи кабеля в канализационную трубу нужно воспользоваться муфтой-ниппелем. Закреплять эту деталь нужно на заглушке, но в случае если ревизия присутствует, то на ее крышке.

Стоит отметить, что после подключения саморегулирующего кабеля, его мощность в первые несколько минут будет выше заявленной в 3-5 раз. Но после этого потребление электричества приходит в норму.

Без оборудования достаточного обогрева труб канализационных магистралей, скорее всего, возникнут проблемы, связанные с ухудшением функционирования системы в холодную погоду. Вместе с тем, тот факт, что греющий кабель работает от электричества, нельзя использовать в качестве контраргумента актуальности его применения. На самом деле можно приобрести уже готовый комплект, где уже будет присутствовать не только кабель обогрева, но и термостаты, и другие приборы контроля. Благодаря таким аксессуарам можно следить за температурой в трубах, контролировать расход электричества и не волноваться об исправности канализации в зимние холода.

Укладывать или нет

Чтобы понять, есть ли необходимость в использовании греющего провода, следует исходить из нескольких параметров:

• глубина размещения труб водопровода и канализации. В ситуациях, когда трубы размещаются выше уровня промерзания грунта, выполнять монтаж кабеля очень желательно, причем по всей длине. Следует иметь в виду, что для различных территорий нашей страны глубина промерзания почвы может иметь различные значения. Так в Калининграде этот уровень соответствует 70 см, а для Челябинска – 190.
• регион проживания. Эта характеристика также может повлиять на решение о том, нужен ли греющий провод. В регионах с более морозным климатом чаще происходят аварийные ситуации, отсюда можно сделать вывод, что системы водоснабжения следует защитить при помощи подобного приспособления. Если же трубы размещаются на значительную глубину, то можно ограничиться лишь утеплением определенных участков трубы. Больше остальных в системе водоснабжения и канализации подвержены те фрагменты, которые располагаются ближе всего к поверхности земли. Обычно это участки, проложенные рядом с домом.

Мощность кабеля

Для эффективной работы в бытовых условиях владельцам следует рассматривать провода, показатели линейной мощности которых составляют порядка 9-18 Ватт на метр. Для внутреннего варианта монтажа допускается использовать кабель меньшей мощности. Если же выбран наружный метод установки, то здесь придется столкнуться с более значительными затратами при организации подогрева. По этой причине в качестве решения проблемы используют кабель большей мощности.

Экранирование

Металлический экран используется для защиты электропроводящей части кабеля от воздействия влаги. Изготавливается экран из луженой меди, устойчивой к коррозии. Медь обладает достаточной гибкостью и запасом прочности, чтобы противостоять внешнему давлению без потери герметичности.

В бюджетных вариантах греющих систем используется алюминий.

Изделия с алюминиевыми экранами прокладываются снаружи по прямой линии.

Мощность и продолжительность работы

Мощность греющего кабеля измеряется в ваттах на погонный метр в час. Этот показатель различается у резистивных и саморегулирующих моделях. При напряжении 220-240 вольт и максимальной температуре 90 ºС средняя мощность магистрали составляет 18 ватт. Нетрудно рассчитать, сколько потребуется электроэнергии для подогрева трубопровода длиной 15 м (а именно такое должно быть минимальное расстояние от дома до септика).

В зависимости от настроек расход электричества будет составлять 100-270 ватт в час.

Срок службы

Долговечность кабеля зависит от применяемых при его изготовлении материалов и интенсивности эксплуатации.

Оказывает влияние на срок службы изделий правильность их установки и оказываемое механическое воздействие при сезонных подвижках грунта. Наиболее известные производители из стран Азии и Европы дают на свою продукцию 5 лет гарантии. При этом, расчетный срок эксплуатации составляет 15-20 лет.

Сделать самому или купить

При наличии специального образования и опыта работы с электричеством можно изготовить греющий кабель самостоятельно. Для этого используются маломощные спирали и провода. Изоляция металла проводится с помощью термоусадочной трубки. Готовое изделие может быть не хуже аналогов промышленного изготовления.

Однако, затраченное время и средства на закупку материалов могут не принести ощутимой выгоды и экономии.

Советы по выбору

Профессионалы рекомендуют выбирать изделия с такой мощностью, которая обеспечит качественный прогрев магистрали при критическом понижении температуры. Если есть возможность осуществлять непрерывный контроль за состоянием кабеля, то целесообразно остановиться на резистивном варианте.

Когда система работает в автономном режиме, то лучше установить саморегулирующее устройство изнутри магистрали.

Изготовление и установка кабеля своими руками

Лучшим вариантом для изготовления самодельных греющих систем является использование кабеля связи марки П-274 или его аналогов. Эти изделия состоят из медных проводов и прочной изоляции, устойчивой к влаге и механической нагрузке. На провод подается постоянный ток напряжением 6-27 вольт. Изменение параметров проводится с помощью ручного или автоматического регулятора, настроенного на перепады температуры.

Чертеж и схемы

Чертеж составляется в масштабе на компьютере или листе бумаги.

На нем схематично необходимо отобразить такие детали конструкции:

• начало трубопровода;
• выход магистрали в колодец;
• линия прохождения сточной системы;
• углы, тройники и краны;
• диаметр труб;
• глубина траншеи.

На основании созданных схем производится расчет необходимых материалов и оборудования.

Расчет размеров

Правильно рассчитать параметры обогрева для канализации поможет таблица:

№	Внешний диаметр трубы (мм)	Мощность (Вт/м)
		Глубина 50 см	Глубина 75 см	Глубина 50 см
1	32	10	8	5
2	42	13	10	7
3	48	15	12	8
4	60	20	15	10
5	75	25	20	12
6	90	30	25	15
7	110	40	30	20
8	160	50	38	25

Расчет дан на температуру воздуха — 30 ºС. Изменение параметров на один градус влечет за собой аналогичное изменение мощности на треть пункта.

Видео по монтажу

Особенности монтажа

При сборке системы обогрева канализации необходимо учитывать такие нюансы:

1. Тщательная подготовка процесса установки. Проведение консультаций со специалистами.
2. Внутренний кабель затягивается через дополнительный двойник, который устанавливается в помещении.
3. Прокладка провода саморегулирующегося изделия производится только по прямой линии. Резистивные устройства допускается обматывать вокруг труб и фитингов.

Обслуживание

Внешние части обогревательной системы необходимо регулярно осматривать для выявления внешних повреждений.

Ежемесячно нужно измерять сопротивление греющих жил. При обнаружении отклонений от нормы следует отключить прибор от сети.

Ремонт поврежденных участков следует выполнять с использованием термоусадочной трубки с последующим усилением места спайки.

Частые ошибки и проблемы при установке

При монтаже обогревательных систем чаще всего допускаются такие ошибки.

1. Установка греющих устройств ниже точки промерзания. Это лишние и ненужные расходы.
2. Игнорирование дополнительной теплоизоляции поверх труб. Кабель не может нагреть их по всей площади, что приводит к образованию льда.
3. Работа электрического оборудования в непрерывном режиме без датчиков и реле. Это приводит к высоким и неоправданным затратам на электроэнергию.

Советы специалистов

Профессионалы рекомендуют придерживаться таких правил при монтаже греющих систем для канализации:

1. Не устанавливать кабель в узкие трубы, так как это чревато его обрывом или засором магистрали.
2. Проводить крепеж алюминиевым скотчем, имеющем хорошую теплопроводность.
3. Не использовать металлические хомуты для фиксации провода на полимерной оболочке.

Специалисты советуют делать выбор в пользу внешнего размещения кабеля на трубопроводе с последующим утеплением и укреплением.