Как рассчитать температуру нагревательного кабеля

• Главная /
• Каталог /
• ВЫБОР И РАСЧЁТ КАБЕЛЯ

ВЫБОР И РАСЧЁТ КАБЕЛЯ

Выбор нагревательного кабеля и расчеты

Для того, чтобы правильно выбрать тип и марку нагревательного кабеля, необходимо провести теплотехнический расчет. Расчет проводится для каждого трубопровода индивидуально. Для выполнения теплотехнического расчета можно воспользоваться комплексом программ расчета тепловых потерь трубопроводов и резервуаров и подбора нагревательного кабеля и комплектующих TeplomagPro.

Комплекс программ TeploMagPro позволяет быстро и удобно рассчитать теплопотери трубопроводов и резервуаров, выбрать марку саморегулирующегося или резистивного нагревательного кабеля, а также составить спецификацию комплектующих системы электрообогрева и сформировать сводные документы по проекту.

С помощью программы TeploMagPro можно рассчитать время разогрева трубопровода, пустого или заполненного жидкостью, от заданной начальной температуры до температуры поддержания при включенной системе электрообогрева.

В случае отключения питания системы электрического обогрева трубопроводов и содержащаяся в нем жидкость начнут остывать. Программа TeploMagPro позволяет рассчитать время остывания трубопровода от начальной температуры до заданной конечной.

Программа позволяет рассчитывать тепловые потери с поверхности трубопроводов, расположенных на открытом воздухе, в помещении, под землей и под водой. Расчет мощности тепловыхпотерь, производимых программой, соответствует ГОСТ IEC 60079-30-2-2011, СП 41-103-2000, IEEE 844-2000. Комплекс программ TeploMagPro вы можете получить после регистрации на сайте www.sst-em.ru.

Также сделать предварительный подбор необходимого нагревательного кабеля можно самостоятельно, выполнив следующие шаги:

1 Определить тепловые потери обогреваемого объекта

2 Выбрать марку нагревательного кабеля

3 Подобрать мощность нагревательного кабеля

4 Рассчитать длину нагревательного кабеля

Шаг 1: Таблица расчета тепловых потерь

В таблице 1 приведены типовые расчетные теплопотери трубопроводов в зависимости от их диаметра, разности температур трубопровода и окружающей среды, а также от толщины теплоизоляции.

1 Выберите диаметр трубопровода

2 Выберите толщину теплоизоляции и разность температур

3 На пересечении соответствующего столбца и строки определите тепловые потери

Расчет в таблице произведен для следующих условий: с применением теплоизоляции, коэффициент теплопроводности которой равен 0,05 Вт/(м•°С). При изменении условий, необходимо ввести следующую корректировку:

В результате проведения такого расчета получаем тепловые потери трубопровода при поддержании требуемой температуры для дальнейшего выбора марки нагревательного кабеля.

Пример:
стальной трубопровод Dн 159 мм на открытом воздухе
теплоизоляция – минеральная вата 50 мм
температура поддержания +10 °С
минимальная температура окружающего воздуха -40 °С
Получаем: разница между температурой трубопровода и окружающего воздуха ΔТ=10-(-40)=50 °С
По таблице 1 находим: теплопотери трубопровода Qтабл=31,36 Вт/м
Суммарные теплопотери трубопровода:
Qобщ= Qтабл×К1×К2×К3×Е=31,36×1×1×1×1,1=34,5 Вт/м.

Таблица 1 Типовые расчеты теплопотерь с поверхности трубопровода

Шаг 2: Выбор марки нагревательного кабеля

Марка нагревательного кабеля выбирается в соответствии с расчетными тепловыми потерями с учетом максимальной температуры применения нагревательного кабеля, его тепловыделения при поддерживаемой температуре, а также вероятности воздействия на нагревательный кабель химически активных веществ.

Шаг 3: Подбор мощности нагревательного кабеля

Каждый саморегулирующийся нагревательный кабель характеризуется своей температурной характеристикой мощности тепловыделения от температуры обогреваемого объекта.
Зависимости номинального тепловыделения саморегулирующихся нагревательных кабелей при рабочем напряжении 230 В представлены в каталоге (см. стр. 19-31). В случае небольшого превышения тепловых потерь трубопровода номинальной мощности нагревательного кабеля можно применить коэффициент навива, т. е. выполнить обогрев трубопровода с расходом нагревательного кабеля более чем 1 погонный метр кабеля на 1 погонный метр трубопровода (например, с коэффициентом навива 1,1…1,3, но не более 1,5 м/м). Для соблюдения минимального радиуса изгиба навив нагревательного кабеля возможен для трубопроводов диаметром не менее 57 мм. Минимальный радиус изгиба указывается в технических характеристиках, приведенных в настоящем каталоге.

Шаг 4: Расчет длины нагревательного кабеля

Длина нагревательного кабеля определяется для каждого трубопровода индивидуально. Расчет длины нагревательного кабеля представляет собой сумму длин, необходимых для каждого компонента трубопроводной системы. При расчете длины нагревательной секции для обогрева участка трубопровода необходимо предусмотреть запас нагревательного кабеля для компенсации теплопотерь элементов арматуры, фланцевых соединений, опор трубопровода и т. п. Более подробную информацию по выбору нагревательного кабеля, построению систем промышленного электрообогрева и подбору комплектующих вы можете найти в наших методических материалах. В «Руководстве по проектированию систем электрического обогрева на основе саморегулирующихся нагревательных лент» описываются общие методы проектирования промышленных систем электрообогрева и приводится последовательный алгоритм выполнения проекта, начиная с получения исходных данных и заканчивая его утверждением. В методическом пособии «Общие принципы построения систем электрообогрева на основе резистивных нагревательных кабелей LLS (ЛЛС)» описываются общие принципы построения систем промышленного электрообогрева Лонг-лайн на основе резистивных кабелей марки LLS (ЛЛС). В методическом пособии «Общие принципы построения индукционно-резистивных систем электрообогрева ИРСН-15000» описываются общие принципы построения систем промышленного электрообогрева ИРСН-15000 (скин-система).
Методические материалы вы можете получить в электронном виде на сайте www.sst-em.ru после регистрации. На сайте www.sstprom.ru в разделе «Услуги/Проектирование» представлены альбомы типовых узлов.

РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ ОСТЫВАНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ

Основное назначение систем ГК «ССТ» – поддержание необходимой температуры в обогреваемых трубопроводах путем компенсации тепловых потерь. Однако в случае необходимости проведения плановых или аварийных ремонтных работ электропитание может быть отключено. При отключении электроэнергии система обогрева трубопровода перестает компенсировать тепловые потери в окружающую среду. Перерыв электроснабжения приведет, кроме того, к остановке насосов. Остановится перекачка жидкости. Трубопровод начнет постепенно остывать. Трубопроводы, заполненные жидкостью и покрытые тепловой изоляцией, обладают значительной тепловой инерцией, и она тем больше, чем больше диаметр трубопровода и чем выше допустимая степень охлаждения жидкости. Для эксплуатационных и сервисных служб важно знать допустимую длительность отключения электропитания систем обогрева трубопроводов. В приведенных ниже таблицах показаны результаты расчетов времени остывания, которые выполнены для ряда стандартных трубопроводов, с проходным диаметром от 50 до 400 мм. Рассмотрены случаи, когда трубопроводы полностью заполнены нефтью или водой. Трубы покрыты тепловой изоляцией из минеральной ваты, для которой коэффициент теплопроводности принимался равным 0,05 Вт/м•°С. Значения исходных данных, использованных в расчетах, показаны в таблице 2.

Таблица 2 Исходные данные.

В таблице 3 представлены результаты расчетов времени остывания трубопроводов, заполненных нефтью средней плотности, в зависимости от температуры окружающего воздуха. Помимо размеров труб указаны также толщина теплоизоляции и ее плотность. Температура нефти в момент отключения электроэнергии равна 50 °С. Предполагается, что минимальная температура, до которой может охладиться нефть – +20 °С. В таблице показаны зависимости времени остывания трубопроводов как от характеристик трубопровода и теплоизоляции, так и от температуры окружающего воздуха. Естественно, чем выше температура воздуха, тем медленнее остывает трубопровод.

Таблица 3 Время остывания трубопроводов с нефтью от +50 до +20 °С.

Таблица 4 иллюстрирует влияние толщины тепловой изоляции на время остывания. Расчет выполнен для трубопровода с нефтью диаметром 150 мм. Толщина изоляции менялась от 30 до 60 мм. Увеличение толщины теплоизоляции в 2 раза дает почти двукратное увеличение времени остывания. Этот прием может быть использован для продления срока остывания трубопровода.

Таблица 4 Время остывания трубопровода с нефтью при разной толщине теплоизоляции.

В таблице 5 представлены результаты расчетов времени остывания трубопроводов с водой. Температураводы в обогреваемом трубопроводе в холодное время обычно поддерживается на уровне 5–8 °С, а остывание ниже 2 °С нежелательно. Таблица 5 построена аналогично таблице 3. Хотя теплосодержание 1 кг воды в 2,6 раза больше, чем у 1 кг нефти, меньший допустимый диапазон снижения температуры приводит к уменьшению допустимого времени остывания.

Таблица 5 Время остывания трубопроводов с водой от +8 до +2 °С.

Получить консультацию или сделать заказ Вы можете пн-пт с 9:00 до 17:30 ул. Гагарина д. 53.

Телефон: +7 846 201 28 28

Уважаемые господа! Просим Вас заполнить и отправить в наш адрес данный опросный лист,

в котором указать параметры, необходимы для расчета системы электрического обогрева.

В ответ мы направим Вам подробное коммерческое предложение.

Источник

Температура нагрева кабеля для ввода в трубу

До какой температуры нагревается греющий кабель внутрь трубы

За счёт своего качества саморегулирования нагревательный термокабель не способен расплавить пластиковые стенки канализации даже в тех случаях, когда сливная система пуста. Полупроводниковая матрица будет регулировать нагрев и выдавать минимальную силу тока в тех местах где сухо, т.е. потребление энергии и выделения тепла будет сводиться к небольшим значениям.

Выбирать греющий кабель стоит исходя из задачи обогрева:

• 

Греющий кабель на трубу водопровода 16GSR2

Пищевой греющий кабель 10SeDs2-CF внутрь трубы водопровода

Греющий кабель саморегулирующийся 15SeDs2-CF для канализации внутрь трубы

Нагревательный кабель 40GSR2-CR

Максимальный нагрев составляет 65° С, в сухом состоянии он держит температуру в среднем 40°- 45°С. Возможен нагрев чуть выше, если идет перехлест витков под толстой «шубой» теплоизоляции.

Саморегулирующийся греющий кабель, предназначенный для использования внутри канализации, старается держать одинаковый нагрев по всей длине и ограничений по минимальному отрезку не имеет. Можно отрезать столько, сколько нужно. Нагревательная лента будет работать протяжённостью и 10 см, и 50 метров. Существуют ограничения, только по размеру цельного отрезка и у разных производителей эта величина варьируется, в зависимости от марки и типа кабеля.

Протяженность термокабеля зависит от сечения токоведущих жил, а также какой материал используется для изоляционной оболочки. Обычно не рекомендуется превышать длину саморега больше 50-60 метров. Чем больше мощность и чем холоднее условия эксплуатации провода, тем меньше будет его максимальная протяженность. В случаях, когда участок обогрева длинней, термокабель заводится внутрь канализационной трубы с разных сторон через тройники, которые либо снабжаются сальниками, либо нет, в зависимости от типа канализации.

Расчет мощности греющего кабеля внутрь трубы

Мощность нагревательного термокабеля приведена к номинальному значению при 10°С в сухом состоянии и все характеристики даются именно для этой температуры для одного погонного метра. При более низких температурах или если он находится в воде, потребление электроэнергии растет, но мере прогрева она начинает падать. Например, потребление энергии греющей ленты 15 Вт может колебаться от 50 Вт на метр при температуре минус 40° С, до 0 при нагреве до +65° С.

В среднем, потребление рассчитывается по заявленной мощности, но нужно принимать во внимание кратковременное увеличение нагрузки на электросеть при стартовых начальных токах. Желательно при покупке нагревательного кабеля проконсультироваться со специалистом, он поможет вам сделать расчет по нагрузки и способам подключения.

Греющий саморегулирующийся кабель, мощностью 15 Вт и длиной 15 м будет потреблять 225 Вт (15х15=225), при условии, что температура окружающей среды будет 10°С. Выше 10°С — потребление снижается, ниже 10°С — потребление электроэнергии, для обеспечения нужного обогрева изнутри канализационной трубы, увеличивается.

1-Саморегулирующаяся матрица 2-Формующая изоляция(может отсутствовать),
3-Внутренняя изоляция, 4-оплетка греющего кабеля, 5-внешняя изоляция греющего кабеля.

Для расчёта нагрузки на автомат номинальную мощность нагревательного термокабеля увеличивают в пять раз и далее делят на величину напряжения в вашей сети, обычно это 220В или 380В. Полученной значение будет силой тока в пиковые моменты работы греющего кабеля. Стартовые токи начинают уменьшаться уже через пару секунд и примерно через полминуты приходят к своим рабочим значениям. Зимой в сильные морозы величину пускового тока рассчитывают с семикратным запасом.

Источник

Теплый пол на основе греющего кабеля

Теплые полы электрические, на основе греющего кабеля набирают все большую популярность. В отличие от пленочного, данный тип предназначен для установки под плитку, в стяжку под любое покрытие. Технология установки подобных полов вполне по силам домашнему мастеру, при условии понимания основных моментов. В этом обзоре мы рассмотрим выбор греющего кабеля для пола и его монтаж в стяжку, под плитку.

Тип греющего кабеля

В свете бурно развивающихся технологий невозможно с полной уверенностью сказать, сколько типов греющего кабеля существует. Мы рассмотрим три разновидности самых распространенных кабелей.

Одножильный, резистивный кабель. Представляет собой экранированный одножильный провод с высоким удельным сопротивлением. Кабель нагревается не более +65 градусов, при соблюдении всех технических требований по подключению. Требует обязательного использования терморегулятора (термостата), который регулирует температуру пола в целом и не дает кабелю перегреться, и выйти из строя. Подключается к питанию с обоих концов, поэтому начало и конец кабеля должны располагаться в одной точке.

При покупке установочного комплекта, греющая секция рассчитана по длине на нужную мощность, подцеплена к холодному соединительному проводу для подключения к терморегулятору. При собственном проектировании нагревательных секций (у китайских братьев кабель продается отдельно, метрами) рассчитывается длинна кабеля по закону Ома. Мощность (протекаемый ток*напряжение), рассеиваемая кабелем, в таком случае не должна превышать рекомендованную. То есть, производитель указывает мощность метра кабеля, остается рассчитать длину, чтобы ток через секцию соответствовал мощности.

Двухжильный, резистивный кабель. По принципу работы идентичен одножильному, с той разницей, что холодный соединительный кабель подключается с одной стороны.

Оба типа требуют наличия датчика температуры и термостата для коммутации. Без термостата кабель может перегреваться и быстро выйдет из строя. Мощность на метр погонный колеблется от 10 до 20 ватт, в зависимости от производителя и модели. Толщина резистивного кабеля так же может различаться у разных производителей, в среднем около 5 мм.

Саморегулирующийся кабель. Нагревательный элемент данного типа кабеля расположен между токопроводящими жилами по всей длине. В основе нагревательного вещества лежит полупроводник с положительным температурным коэффициентом (PTC). Чем сильнее прогревается кабель и окружающее его пространство, тем меньше тепла он выделяет. Тем самым провод сильнее «жарит» холодный пол и «еле греет» уже прогретый. Отличительной чертой данного типа является наличие моделей, мощностью до 60+ ватт на погонный метр. Мощность является начальной, когда пол холодный, при нагревании мощность падает.

Одно из главных преимуществ такого изделия — более быстрый подогрев холодного пола, из-за более высокой мощности. Такой кабель может устанавливаться без термостата. Однако, установка термостата существенно экономит электроэнергию.

Это изделие, как правило, на порядок дороже резистивных нагревателей. Чаще его используют для обогрева труб, нежели для теплых полов.

Максимальная температура теплого пола

Как уже было сказано выше, нагревательный кабель может нагреваться до температуры 65 градусов по цельсию. Следовательно, теплый пол никак не может разогреться до большей температуры. Стоит заметить, что и до 65 градусов он вряд ли разогреется — ведь кабель окружен слоем стяжки, плиточного клея, самой плиткой. Все эти материалы будут рассеивать тепло в окружающий воздух и бетонное перекрытие пола.

Поэтому опасения, что от греющего кабеля, залитого стяжкой или заложенного плиткой случится пожар — бессмысленны. Под слоем цемента и кафеля не случится ничего страшного даже при возгорании самого кабеля, что невозможно при правильном монтаже.

Единственное, чего не стоит делать — размещать греющие жилы под различными ковриками и пледами. Из-за подобной самодеятельности действительно может случится пожар — оболочка кабеля окружена горючим материалом, который может подвергаться механическому воздействию. В этом случае провод может легко повредиться и замкнуть.

Расчет нужной длинны кабеля

Для теплого пола кабель берется из расчета 150-200 Вт на квадратный метр пола. Например, при мощности 20 Вт/м.п. и заданной мощности 200Вт/м2 на 1м2 потребуется 10 м кабеля. Чем больше мощность, тем быстрее будет прогреваться холодный пол. При этом следует учитывать минимальный шаг укладки провода, он должен быть не менее 5-6 см (см. тех паспорт изделия).

При выборе греющего кабеля для самостоятельного монтажа, обязательно ознакомьтесь с техническим паспортом изделия! В нем вы найдете конкретную информацию о мощности, шаге укладки, минимальном радиусе изгиба и т.д. Обязательно требуйте его у продавца.

Вот несколько, для ознакомления:

Deviflex DTIP-10 — Двухжильный резистивный греющий кабель 10Вт/м.
Теплолюкс ТЛОЭ — Одножильный резистивный кабель 14-21Вт/м.
Теплолюкс ТЛБЭ — Двухжильный резистивный кабель 15-20Вт/м.

Существуют нагревательные маты, где кабель уже смонтирован с нужным шагом и мощностью. Нагревательные маты отличаются лишь простотой монтажа, других отличий нет.

Комплект для теплого пола

Помимо самого кабеля с холодным, соединительным проводом, в комплект установки входит термодатчик с термостатом. Для термодатчика требуется отрезок электромонтажной гофры. Так же необходима специальная монтажная лента для греющего кабеля, если установка будет вестись в штробы — она не нужна. Под терморегулятор нужен подрозетник.

Стоит обратить внимание: использование именно специальной монтажной ленты необязательно. Вполне можно обойтись обычной или иным способом крепления. Главное, чтобы крепление не повредило кабель при тепловых расширениях.

Зоны теплого пола

Один термостат способен коммутировать кабель/кабели суммарной мощностью 3,6 кВт. При использовании нескольких секций, кабеля соединяются параллельно. Каждая зона, контролируемая одним термостатом, не должна находится в разных комнатах, помещениях. То есть теплый пол в ванной должен коммутироваться отдельным термостатом, а не работать параллельно с коридором.

Стоящую мебель незачем греть, поэтому при раскладке следует учесть мебель и участки, не требующие обогрева.

Способы монтажа

Греющий кабель должен в итоге быть закрыт со всех сторон раствором/плиточным клеем, достичь этого можно тремя способами:

Заливка. Самый правильный на мой взгляд способ. Заключается в заливании мини-стяжки 1-2 см поверх смонтированного кабеля. Получившаяся стяжка будет пригодна под любое напольное покрытие. Для реализации такого варианта, следует предусмотреть при заливке основной стяжки пару сантиметров высоты, в местах, где будет теплый пол. Для работы применяются смеси, допускающие заливку таких тонких слоев. Если изначально стяжка залита в один уровень и недопустимо поднятие уровня пола — тогда этот метод не годится.

Слой клея. Когда укладывается плитка, и ко всему прочему допустимо поднять уровень чернового пола на 1-2 см (не стоит забывать, сама плитка еще добавит минимум 1 см), плитка кладется поверх кабеля на толстый слой клея. Нужно рассматривать такой вариант в последнюю очередь, ведь будет существенный перепад на границе теплой зоны.

Штробление. Самый сложный и муторный способ, однако, когда поднятие уровня стяжки недопустимо — самый верный. Сначала нужно разметить линии, где будет идти греющий кабель. Так же нужно учесть штробу под гофру с термодатчиком и соединительную муфту с холодным, подключающим кабелем. После разметки нужно приложить какую-либо нитку/веревку к линиям для проверки длинны штробы. Нужно быть уверенным, что весь кабель влезет в будущую штробу, иначе нужно менять разметку.

После штробления пыль тщательно удаляется и поверхность грунтуется. Провод укладывается в штробу, глубина штробы должна позволять нанести 3-5 мм замазывающего раствора поверх кабеля.

Термодатчик в гофре так же монтируется в штробе, гофра должна быть заглушена с торца (замотать изолентой). Располагать конец гофры нужно между греющими жилами, недалеко от края греющей зоны (но не на краю). Оптимальное расстояние термодатчика 30-50 см от края, вглубь теплого участка.

Когда провод уложен, штробы заделываются плиточным клеем, или смесью наливного пола. Если планируется стелить линолеум, не лишним будет нанести финишный слой 1-2 мм наливного пола.

Проверять или эксплуатировать полы следует не ранее, чем через месяц после завершения всех мокрых процессов с полом (заливка, укладка плитки). Более раннее включение не повредит сам кабель, однако может стать причиной растрескивания раствора/клея.

Теплоизоляция

Любой теплый пол будет обладать большей эффективностью с теплоизоляцией от бетонной плиты перекрытия. Для этих целей используют плавающие стяжки на слое утеплителя. Плавающие стяжки так же актуальны при устройстве теплого пола на деревянных перекрытиях, ведь греющий кабель нельзя располагать на дереве. Плавающие стяжки будут обсуждаться в отдельном обзоре.

Некоторые заблуждения о теплом поле

Самое частое из заблуждений — многие думают, что действие теплого пола будет ощущаться через 10-15 минут после его включения. Это не так, пол станет теплым лишь через несколько часов, ведь сначала нужно прогреться бетонной плите. Даже если устроена плавающая стяжка с теплоизоляцией, для прогрева до 30-40 градусов должно пройти 3-4 часа. Поэтому, если вы планируете электрический теплый пол в ванной, знайте: для ощущения комфортной температуры под ногами, теплый пол нужно включать заранее, за 3-4 часа. В целом, теплый пол не актуален для коротких включений, от него будет толк при включении на долгие часы.

В связи с необходимостью «прогрева», возникает немало мифов об энергопотреблении. На самом деле энергопотребление несложно рассчитать. Для этого суммарную мощность пола в киловаттах, нужно умножить на количество рабочих часов.

Пример: Теплый пол в коридоре, установлен в месте, где разуваются и оставляют обувь, площадь около 2 м2, длинна кабеля 24 м, мощность 440 Вт. В киловаттах 440 Вт это 0,44 кВт, умножаем на 24 часа: 0,44*24=10,56 — десять с половиной киловатт/часов потребит данный пол при непрерывной работе одни сутки.

Стоит добавить, что в продаже имеются «умные» термостаты, которые умеют включать теплый пол за несколько часов до вашего прихода. Естественно, для этого нужно сначала запрограммировать термостат.

Подключение

По типовой схеме подключения питающее напряжение 220 В подводится напрямую от распределительной коробки к подрозетнику термостата. Термостат одновременно служит и регулятором, и выключателем. Питающую ветку рекомендуется защитить УЗО на ток утечки 10-30 мА. Сечение кабеля выбирается исходя из потребляемого теплым полом тока, если ток не указан, его не сложно рассчитать по закону Ома.

С подключением самого термостата не должно возникнуть сложностей даже у новичка, знакомого с основами электромонтажа.

Один важный момент: так как термостат подключается к трем кабелям (ввод питания, выход питания на кабель, термодатчик), в подрозетнике регулятора будет, мягко говоря, тесновато. Поэтому нужно позаботиться об удобстве подключения заранее: подрозетник следует брать максимально доступной глубины, подводящий питание кабель нужно подобрать потоньше (но чтобы выдержал расчетный ток), в идеале 1,5 мм2 (вполне держит 3,5 кВт). Также не будет лишним позаботиться о подвижности всех кабелей, если модуль устанавливается в гипсокартон, чтобы была возможность вытолкнуть лишнюю длинну провода из подрозетника.

При первом опыте установки термостата придется повозиться, не стоит рассчитывать на быстрый исход! Ну а мы на этой ноте закончим нашу публикацию.

Источник