Принцип работы греющего кабеля для водопровода: объяснение, плюсы и минусы

Рассказываем, что такое греющий кабель и какие они бывают. Разбираем принцип работы, достоинства и недостатки разновидностей системы обогрева.

Все о греющем кабеле

Что такое кабель-нагреватель

Так называется провод, который преобразует проходящую по нему электрическую энергию в тепловую. Это означает, что при подключении к сети он начинает нагреваться. Основная характеристика такого устройства — удельное тепловыделение. Оно измеряется в количестве мощности на единицу длины, обычно это Вт/м. У всех греющих кабелей похожее устройство. Основным элементом считается внутренняя токопроводящая жила. Она обладает высоким сопротивлением, чем оно ниже, тем больше будет теплоотдача.

Все нагревательные кабели гибкие, за счет чего их можно уложить на поверхности любой формы, в том числе внутри или снаружи трубопровода. Они равномерно обогревают водопроводные трубы, предотвращают их замерзание. Кроме обогрева трубопроводов кабели-нагреватели используют в системах теплых полов, в конструкциях-антиобледенителях для крыш, водостоков, тротуаров, в системах теплоизоляции, которые предотвращают промерзание стен и полов, т.д.

Виды греющего устройства

Различают два типа гибких электронагревателей.

• Резистивный. Нагревательный элемент, внутри которого находится проводник с постоянным сопротивлением. За счет этого температура нагрева не меняется. Конструктивно представляет собой кабель с одной или с несколькими жилами, заключенными в специальную оплетку. Для корректной работы ему необходимо дополнительное оборудование, например, терморегулятор, т.п.
• Саморегулирующийся. Гибкий электронагреватель с автоматическим регулированием количества выделяющегося тепла. Оно зависит от температуры обогреваемого объекта или окружающей среды. Для корректной работы саморегулирующемуся элементу не нужно вмешательство человека или наличие дополнительного оборудования.

Особенности и принцип работы наружного резистивного греющего кабеля

Системы резистивного типа работают в соответствии с законом Джоуля-Ленца, который характеризует соотношение между силой тока, сопротивлением проводника и количеством выделяющегося тепла. Таким образом, когда на кабель подается напряжение, ток начинает течь по проводнику с определенным сопротивлением. Чем оно выше, тем большее количество тепла нагреватель «выдаст» в единицу времени. При этом сопротивление проводящей жилы, следовательно, и мощность кабеля-нагревателя — всегда постоянные величины.

Гибкий электронагреватель греется равномерно, по всей длине имеет одинаковую температуру. Выпускают два основных типа таких устройств.

• Одножильные. Внутри кабеля проходит одна токопроводящая жила, покрытая экранирующей оплеткой. Оба ее конца должны подключаться к одному источнику питания, иначе цепь не замкнется, и система не будет работать. Это создает определенные трудности при монтаже, поскольку одножильный провод обязательно должен быть «закольцован».
• Двужильные. В таком проводе две токопроводящих жилы, каждая в отдельной экранирующей оплетке. Чтобы электронагреватель работал, нужна замкнутая цепь. Этого можно достичь при наложении соединительной муфты на один из концов провода. Поэтому двужильную систему не нужно замыкать. Это делает ее монтаж более простым и удобным.

Все кабели-нагреватели резистивного типа настроены на определенную величину мощности. Они не способны самостоятельно реагировать на температурные изменения окружающей среды, поэтому для их включения нужно участие человека или подключение управляющего оборудования. Это могут быть терморегулятор, различные датчики, термостат. С их помощью система сможет включаться/выключаться в зависимости от температуры обогреваемого объекта. К достоинствам резистивной системы относят простоту устройства, дешевизну и длительный срок службы без изменения характеристик, правда, при условии, что монтаж был проведен правильно.

Есть у гибкого нагревателя резистивного типа и значимые недостатки. Прежде всего у него низкая энергоэффективность. Для ее улучшения нужно подключение дополнительного оборудования. Кабели постоянной мощности склонны к перегреву: если он сильный, перегревшийся участок выходит из строя. Перегрев возникает при перегибе, неравномерном охлаждении, т. д. При порче даже небольшого отрезка провода нужно заменять весь участок, поскольку система ремонтонепригодна. И еще одна особенность — резистивный кабель нельзя резать. Он продается отрезками определенной длины, при покупке пользователь подбирает подходящий размер.

Особенности и принцип работы саморегулирующегося греющего кабеля

Кабели-нагреватели саморегулирующегося типа устроены иначе. Внутри две токопроводящих жилы, встроенные в полупроводниковую матрицу. Ее особенность — в способности изменять сопротивление в зависимости от температуры окружающей среды.

Разберем, как работает саморегулирующийся греющий кабель. Полупроводниковая матрица при повышении температуры расширяется, при этом увеличивается расстояние между углеродными цепями, которые проводят электрический ток. За счет этого сопротивление увеличивается, сила движущегося тока и нагрев, соответственно, уменьшаются. Когда кабель остывает, полупроводниковая матрица сжимается. При этом сокращается расстояние между проводящими углеродными цепями, что снижает сопротивление и увеличивает силу тока и нагрев. Таким образом, при включении кабеля-нагревателя в работу его участки «подстраиваются» под температуру обогреваемого объекта. При этом на теплых участках провод греется меньше, на холодных — больше. Это происходит автоматически, без участия человека и использования дополнительного оборудования.

Главным достоинством саморегулирующейся системы считают энергоэффективность. Она потребляет только то количество энергии, которое необходимо для поддержания заданной ей температуры. Кабель-нагреватель можно резать без ущерба для его работоспособности, что значительно упрощает монтаж. Он безопасен в эксплуатации, поскольку не допускает перегрева, соответственно, снижается риск порчи провода и его возможного возгорания.

Саморегулирующиеся кабели устойчивы к ультрафиолету, влаге и механическим нагрузкам. Они достаточно долговечны. В связи с этим нужно знать, что средний срок службы полупроводниковой матрицы составляет 10-15 лет. После этого ее мощность постепенно снижается. По этой причине саморегулирующийся нагреватель не рекомендуют замуровывать, чтобы со временем его можно было заменить. Еще одним недостатком таких кабелей считают достаточно высокую цену.

Сравнение кабелей-обогревателей разных типов

Сравним основные особенности греющих кабелей разных видов, для наглядности сделаем это в виде таблицы.

Подведем итог. Обогрев водопровода можно обустроить с помощью резистивного, лучше двужильного, или саморегулирующегося кабеля-нагревателя. Резистивная система обойдется дешевле, но придется больше платить за электроэнергию. Кроме того, ей нужно периодическое обслуживание. Саморегулирующийся кабель дороже, но проще в монтаже, дешевле в эксплуатации, практически не требует обслуживания.