Расчет длины греющего кабеля внутри трубы

Расчет греющего кабеля для системы обогрева труб

Методика подбора и расчета греющего кабеля для обогрева труб следующая. Поскольку существует несколько разновидностей кабеля: для установки внутри и снаружи трубы, саморегулируемые и резистивные, с разной мощностью — сначала нужно выбрать какой кабель вы хотите использовать в соответствии с тем, что за трубу и какой именно ее участок вы хотите обогревать. Потом, если это необходимо, нужно рассчитать теплопотери на погонный метр трубы. Расчет можно произвести по формуле или выбрать значение теплопотери по таблице. Только после этого можно узнать длину греющего кабеля.

Разновидности кабелей для обогрева

Греющий кабель в быту можно ипользовать для обогроева водопроводных и фановых труб. Обогревать их можно как изнутри, так и снаружи.

Греющий кабель внутри трубы с питьевой водой используется, когда нет возможности обогреть трубу снаружи, например: когда труба уже закопана.

Греющие кабели для обогрева внутри трубы бывают только саморегулируемые. Обратите внимание, что в этом случае длина кабеля внутри трубы равна длине обогреваемого участка трубы, и расчитывать их длину по формуле или таблице не нужно.

Греющие кабели снаружи трубы мощнее бывают как саморегулируемые так и резистивные. Однако для защиты от замерзания полиэтиленовых и пластиковых труб установленная мощность не должна превышать 24 Вт/м. Иначе возможно, что температура кабеля превысит максимально допустимые значения для материала трубы, что приведет к ее повреждению.

При обогреве водопроводных труб греющим кабелем снаружи мощность кабеля обязательно расчитывается по формуле или таблице, приведенным ниже.

При обогреве фановых труб, эксплуатируемых не в интенсивном режиме, исходя из нашего опыта достаточно использовать кабель SRL16-2 CR или SRL16-2 мощностью 16 Вт/м в расчете 1 метр кабеля на 1 метр трубы. Использовать в этой ситуации его можно как снаружи трубы, так и внутри нее. Поскольку фановые трубы практически не находятся под давлением, то кабель можно ввести без использования сальника.

При обогреве фановых труб, эксплуатируемых в интенсивном режиме, мощность кабеля обязательно расчитывается по формуле или таблице, приведенным ниже.

Факторы, учитываемые при расчете теплопотерь трубы

Для того, чтобы система обогрева труб выполняла требуемую задачу по защите труб от замерзания, ее мощности должно быть достаточно для компенсации теплопотерь нагреваемой воды в этой трубе.

Основные факторы, которые учитываются при расчете теплопотерь это:

• Минимальная температура окружающей среды
• Место установки трубы
• Диаметр трубы
• Тип трубы и её протяженность, на которой требуется установить подогрев
• Толщина и коэффициент теплопроводности теплоизоляции

Чем больше труба или чем тоньше теплоизоляция, тем больше необходима удельная мощность кабеля (Вт/м). При определении толщины теплоизоляции можно использовать рекомендуемые нормы относительно минимальной толщины изоляции. Тепловые потери можно рассчитать по формуле или взять из таблицы.

Таблица рекомендуемых норм относительно минимальной толщины изоляции

Подбор кабеля при помощи расчета теплопотерь трубы по формуле.

Формула для расчета теплопотерь трубы следующая:

Qтр – теплопотери трубы, Вт
λ — коэффициент теплопроводности тепло изоляции, обычно равен 0,05 Bт / m * °C
Lтр — длина трубы, м
t вн. — температура жидкости внутри трубы, °C. (обычно для воды принимается значение +5 °C)
t нар. – минимальная температура окружающей среды, °C (для Красноярска принимается -35 °C)
D — наружный диаметр трубы с теплоизоляцией, м
d — наружный диаметр трубы, м
1,3 — коэффициент запаса

Требуемая длина кабеля рассчитывается по формуле:

Lк = Qтр / Р уд. каб.

Lк – длина кабеля, метров
Р уд. каб. — удельная мощность кабеля (следует из номинала кабеля). Пример: SRL30-2 CR — 30 Вт/м

Пример расчета: На рисунке выше диаметр трубы 40 мм, толщина теплоизоляции 20 мм, труба водопроводная (требуемая температура воды +5 °С), Красноярск (минимальная температура окр. среды -35 °С). Предположим, длина трубы 10 м.

Итак, получаем разность температур 40 градусов.

Qтр = 2*3,14*0,05*10*(+5-(-35))*1,3/ln(80/40)=233 Вт

Значение ln(80/40) нашли по таблице, представленной выше.

Получилось 233 Вт/м. В данной ситуации для обогрева нам подойдет кабель SRL24-2 CR или SRL24-2 мощностью 24 Вт/м, установленный вдоль трубы. Длина его будет равна длине трубы 10 м. См. Установка греющего кабеля снаружи трубы. Вариант 1.

Подбор кабеля при помощи таблицы теплопотерь трубы.

Также греющий кабель для обогрева трубы можно подобрать по таблице. Для этого необходимо знать диаметр трубы, разницу между температурой воды в трубе и минимальной температурой воздуха на улице (для Красноярска +5 °C – (-35 °C) = 40 °C) и толщину теплоизоляции. И тогда в таблице вы найдете значение теплопотерь на 1 м.погонный трубы.(Q удельн.)

Таблица теплопотерь трубы.

Расчетные теплопотери, Q, Вт/м (при коэфф, теплопроводности теплоизоляции 0,05 Вт/м°С)

Длину кабеля можно определить по формуле:

L кабеля = 1,3 * L тр * Q удельн / P удельн

L тр. — длина водопровода
Q удельн. — смотри значение в таблице теплопотерь трубы
Р удельн. — удельная мощность кабеля (следует из номинала кабеля). Пример: SRL16-2 CR — 16 Вт/м

Обратите внимание, длина кабеля внутри трубы с питьевой водой равна длине обогреваемого участка трубы, и расчитывать их длину по формуле или таблице не нужно.

Пример расчета:

Диаметр трубы 89 мм, толщина теплоизоляции 50 мм, требуемая температура воды +5 градусов, минимальная температура окр. среды -35 °С. Длина трубы 20 м.

Итак получаем разность температур 40 °С. Используя наши данные, находим в таблице ниже расчетную теплопотерю на метр трубы. В данном случае это будет 16.7 Вт/м. В данной ситуации для обогрева нам подойдет кабель SRL16-2 CR или SRL16-2.
Требуемая длина кабеля составит Lкабеля=1,3*20*16,7/16=27,1 м.

Источник

Калькулятор расчета длины греющего кабеля для водопровода

Некоторые участки автономной системы водопровода на пути от скважины или колодца к дому могут требовать подогрева. Это решается укладкой греющего электрического кабеля на трубу или даже непосредственно внутрь нее. В сочетании с термостатическим управлением создается надежная, и в то же время – в достаточной степени экономичная защита труб от замерзания.

Калькулятор расчета длины греющего кабеля для водопровода

Но вот какой греющий кабель (по удельной мощности) и когда нужен? И какой длины?

Если кабель располагается внутри трубы – то с ним относительно понятно, так как его необходимая длина примерно равна длине участка, требующего обогрева.

С наружным – сложнее. Пустить ли его одной «ниткой» вдоль оси трубы, или обернуть спирально? И сколько кабеля должно тогда прийтись на погонный метр водопровода?

Вопросы серьезные, так как ошибка в сторону уменьшения может привести к замерзанию воды в трубе, в другую — к совершенно неоправданным расходам и к увеличению сложности монтажных работ. Найти «золотую середину» поможет калькулятор расчета длины греющего кабеля для водопровода.

Необходимые табличные данные и краткие пояснения по проведению расчетов приведены ниже.

Калькулятор расчета длины греющего кабеля для водопровода

Пояснения и необходимые вспомогательные данные для проведения вычислений

Итак, откуда берутся данные для подстановки в поля калькулятора?

• Длину участка, на котором требуется организовать подогрев, необходимо определить самостоятельно, тщательно анализируя создаваемый проект водопровода. Обычно это та зона, которая начинается после подъема проложенной трубы с глубины (а она по правилам должна располагаться ниже уровня промерзания грунта), то есть непосредственно перед входом в дом. Особого внимания требуют участки прохождения через массивные конструкции (например, ленточный фундамент или плиту), так как они всегда зимой «вытягивают» тепло за счет своей огромной теплоемкости. Если фундамент свайный, то наверняка есть участок прохождения трубы от грунта до перекрытия 1 этажа. Не забываем про отрезки трубопровода в холодных, неотапливаемых подвальных и цокольных помещениях.

Общая длина складывается из длин вертикальных и горизонтальных отрезков на проблемных участках.

• Со вторым пунктом, то есть с теплопотерями нужно разобраться чуть подробней.

Задача греющего кабеля как раз и заключается в том, чтобы полностью компенсировать теоретически возможные теплопотери и поддерживать температуру воды в трубе на минимально необходимом уровне, исключающем замерзание (обычно от +6 до +10 ℃ — больше не имеет смысла).

Тепловые потери через стенки труб и слой утепления рассчитываются по довольно громоздкой формуле. Но можно воспользоваться уже готовыми результатами, сведенными в таблицу.

Толщина утепления трубы	ΔT°С	ø 15 мм	ø20 мм	ø25 мм	ø32 мм	ø40 мм	ø50 мм	ø80 мм	ø100 мм	ø150 мм
10 мм	20	7.2	8.4	10	12	13.4	16.2	23	29	41
30	10.7	12.6	15	18	20.2	24.4	34	43	61
40	14.3	16.8	20	24	26.8	32.5	45	57	81
60	21.5	25.2	30	36	40.2	48.7	68	86	122
20 мм	20	4.6	5.3	6.1	7.2	7.9	9.4	13	16	22
30	6.8	7.9	9.1	10.8	11.9	14.2	19	24	33
40	9.1	10.6	12.2	14.4	15.8	18.8	25	32	44
60	13.6	15.7	18.2	21.6	23.9	28.2	38	48	67
30 мм	20	3.6	4.1	4.7	5.5	6	7	9	11	16
30	5.4	6.1	7.1	8.2	9	10.6	14	17	24
40	7.3	8.3	9.5	10.9	12	14	19	23	31
60	10.9	12.4	14.2	16.4	18	21	28	34	47
40 мм	20	3.1	3.5	4	4.6	4.9	5.8	8	9	12
30	4.7	5.3	6	6.8	7.4	8.6	11	14	19
40	6.2	7.1	7.9	9.1	10	11.5	15	18	25
60	9.4	10.6	12	13.7	14.9	17.3	22	27	37
50 мм	20	2.8	3.1	3.5	4	4.3	5	7	8	10
30	4.2	4.7	5.3	6	6.5	7.4	10	12	16
40	5.6	6.2	7.1	8	8.6	10	13	16	21
60	8.4	9.4	10.6	12	13.8	15	19	23	31
75 мм	20	2.4	2.6	2.9	3.2	3.5	3.9	6	7	8
30	3.5	3.8	4.3	4.8	5.2	5.9	7	9	11
40	4.7	5.2	5.8	6.5	7	7.8	10	12	15
60	7.1	7.8	8.6	9.7	10.4	11.8	15	17	23
100 мм	20	2	2.3	2.5	2.8	3	3.4	5	6	7
30	3.1	3.5	3.7	4.2	4.4	4.8	6	7	9
40	4.2	4.6	5	5.6	6	6.7	8	10	12
60	6.2	6.8	7.6	8.4	9	10.1	12	15	19

А для работы с таблицей понадобятся следующие данные:

— Верхняя строка – это стандартные диаметры (условного прохода, то есть внутренние) водопроводных труб, для которых ведется расчёт.

— Левый крайний столбец – толщина термоизоляции, в которую будет заключаться труба. В таблице приведены результаты расчетов для утеплителей с коэффициентом теплопроводности порядка 0,04 Вт/м×℃. Под эту «планку» можно спокойно отнести утеплители для труб изготовленные их пенополистирола, пенополиэтилена, минеральной ваты, то есть наиболее популярные. Ну а если используется, скажем, пенополиуретан, то так показатели термоизоляции еще выше, теплопотери, стало быть, меньше, и обогрев кабеля получается даже с весьма солидным эксплуатационным запасом.

Кстати, при выборе толщины утепления можно руководствоваться негласным «эмпирическим правилом», что слой термоизоляции трубы обычно делается не меньше ее диаметра (имеется в виду «нижний диапазон», то есть с диаметрами от 15÷20 и до 50 ÷ 60 мм).

— Второй слева столбец — это разница температур Δt: между температурой самой холодной декады зимы, свойственной данному региону, и требуемой температурой воды в трубе (условно + 10 ℃). Например, если для местности, где планируется прокладка водопровода, тридцатиградусные морозы являются обычным делом, то Δt принимается равной 40 градусов.

— Пересечение выбранных строки и столбца покажет расчетную величину удельных тепловых потерь, ватт на погонный метр. Именно эта величина и указывается в калькуляторе.

• В общей формуле длины нагревателя, по которой составлен калькулятор, есть различные коэффициенты для обычного резистивного кабеля и для саморегулирующегося. То есть пользователю требуется указать, какой будет использоваться для подогрева водопровода.
• Если на участке водопровода, подлежащем подогреву, имеется задвижка, кран, фланец, металлическая опора, то эти места потребуют дополнительного расхода тепла. Пользователь указывает данные, а программа сама внесет коррективы в расчёт.
• Последним пунктом указывается удельная мощность нагревательного кабеля, выбранного для подогрева водопровода.

Это паспортная величина, обязательно указываемая в маркировке кабеля. Если выбирается саморегулирующийся вариант, где показатель изменяется с температурой нагрева, мощность обычно соответствует температуре окружающей среды в 10 ℃.

Обычно руководствуются такими рекомендациями:

— удельная мощность кабеля обычно берется так, чтобы она не была меньше удельных теплопотерь.

— для труб с ДУ до 25 мм обычно бывает достаточно удельной мощности 10 Вт/м;

— от 25 до 40 мм – 16 Вт/м;

— от 40 до 60 мм – 24 Вт/м;

— от 60 до 80 – 30 Вт/м

— свыше 80 мм – 40 Вт/м.

(С более значительными диаметрами при создании водопровода в частном доме вряд ли придётся сталкиваться).

— Если водопроводная труба – полимерная, то, независимо от ее диаметра, не стоит использовать нагревательный кабель мощнее 17 Вт/м.

Результат расчёта будет показан с округлением до одного метра ( в большую сторону).

Обезопасьте свой домашний водопровод от промерзания!

Надеяться только на утепление проблемных участков трубы – безрассудство! Без подогрева обвести спокойствие за неуязвимость своей системы не получится! По каким принципам осуществляется подогрев водопровода – читайте в специальной публикации нашего портала.

Понравилась статья?
Сохраните, чтобы не потерять!

Источник