Трубопровод замерзает не потому, что на улице холодно, а потому, что тепла уходит больше, чем приходит. Греющий кабель эту разницу закрывает. Ниже — как понять, сколько ватт на метр нужно именно вашей трубе, какую температуру брать в расчёт и где у саморегулирующегося кабеля границы применимости.
Почему саморегулирующийся кабель не перегревает трубу
Между двумя жилами кабеля находится полупроводниковая матрица. Чем она холоднее, тем ниже её сопротивление и выше мощность; при нагреве сопротивление растёт, и тепловыделение падает — в каждой точке отдельно. Поэтому кабель можно укладывать внахлёст, оборачивать вокруг арматуры и заводить в места, где труба греется от самого продукта: там он просто снизит мощность сам, без датчиков и автоматики.
Это же свойство определяет и его слабое место: кабель не может отдать больше, чем позволяет его номинал, и на длинных линиях мощность ограничена сечением жил. Отсюда — предельная длина контура, о которой ниже.
От чего зависит нужная мощность
Требуемая мощность обогрева — это теплопотери трубы, которые нужно компенсировать. Они складываются из последовательных сопротивлений на пути тепла наружу:
- стенка самой трубы;
- слой теплоизоляции — здесь теряется основная часть тепла, и именно он решает задачу;
- защитная оболочка изоляции;
- отдача с поверхности в воздух (конвекция).
Для цилиндрической стенки тепловое сопротивление считается через отношение наружного и внутреннего диаметров слоя и теплопроводность материала. Умножив разницу температур (нужная в трубе минус расчётная наружная) на обратную величину суммы сопротивлений, получаем потери в ваттах на метр — и это и есть та мощность, которую должен закрыть кабель.
Какую наружную температуру брать
Здесь ошибаются чаще всего. Правило простое и зависит от диаметра:
- труба до 100 мм — берут абсолютный минимум температуры воздуха для региона. Тонкая труба остывает быстро, усреднять нельзя;
- труба от 100 мм — берут температуру холодной пятидневки обеспеченностью 0,92. Масса воды и металла работает как буфер, и кратковременный пик труба переживёт за счёт запаса тепла.
Запас мощности
К расчётным потерям добавляют от 10 до 25 % запаса (ГОСТ Р МЭК 62086-2-2005). Это не перестраховка: изоляция со временем слёживается и намокает, напряжение в сети проседает, а качество монтажа на объекте всегда отличается от идеального. Нижнюю границу берут для новых систем с гарантированно сухой изоляцией, верхнюю — для уличных трасс и старых теплотрасс.
Когда добавлять изоляцию уже бессмысленно
Толщина изоляции работает не линейно: каждый следующий сантиметр даёт всё меньше. Для трубы 108 мм наращивать минеральную вату толще примерно 80 мм экономически невыгодно — стоимость материала и работ растёт быстрее, чем падают теплопотери. Дешевле остановиться на разумной толщине и добрать разницу мощностью кабеля.
Ограничение по длине контура
Чем выше мощность на метр, тем короче контур, который можно запитать с одной стороны. У линейки ЛёдОк это выглядит так: маломощный кабель 10 Вт/м тянется до 150 м, а 40 Вт/м — уже только до 56 м (для серии SLL с усиленной жилой; у SRL пределы ниже). Точные значения для каждой модели указаны на её карточке в характеристиках.
Если трасса длиннее предела, её делят на несколько контуров со своим подключением каждый — а не берут кабель послабее в надежде «дотянуть».
Высокие технологические температуры
Для защиты от замерзания и поддержания небольших температур подходят SLL и SRL. Когда труба сама горячая, нужен кабель своего класса: HTP выдерживает до 110 °C, HTS — до 120 °C с кратковременным воздействием до 200 °C, HTU — до 210 °C и до 260 °C кратковременно.
Выше этого предела применяют приём с двумя слоями изоляции: кабель кладут не на трубу, а между внутренним и наружным слоями. Внутренний слой гасит температуру продукта до безопасной для кабеля, и таким способом систему ставят даже на трубы с температурой в несколько сотен градусов. Плата за это — заниженный теплообмен: тепло от кабеля тоже пробивается к трубе хуже, поэтому мощность кабеля берут с запасом относительно обычного расчёта.
Как посчитать под свой объект
Всё описанное выше зашито в наш калькулятор — во второй режим, «Защита трубопровода от замерзания». Он спрашивает диаметр трубы, толщину изоляции, нужную температуру и условия прокладки, считает теплопотери с интерполяцией по таблице и подбирает модель кабеля вместе с максимальной длиной контура под номинал автомата. Результат сразу можно добавить в корзину.
Если объект нестандартный — напишите или позвоните: посчитаем вручную и подберём комплектацию.