Câble chauffant autorégulant - principe de fonctionnement, application et installation

Les câbles chauffants autorégulés sont de plus en plus utilisés dans l'industrie et les habitations. Ils sont notamment indispensables pour le dégivrage. En effet, par temps froid, les canalisations d'eau et d'égouts risquent de geler et d'éclater, et de la glace peut se former sur les marches et les allées.

Dans cet article, nous aborderons les caractéristiques et les types de câbles chauffants autorégulants, leurs applications et la manière de les installer sur les tuyaux et les toitures.

Qu'est-ce qu'un câble chauffant autorégulé ?

Un câble autorégulé est un conducteur électrique identique, mais dans une version améliorée. Sa conception est plus complexe que celle d'un fil électrique classique.

Le câble de commande chauffant est une matrice polymère grâce à laquelle, sous l'influence des températures extérieures, se produit une variation de résistance, correspondant à la quantité de chaleur qu'il émet.

L'élément chauffant est constitué de deux fils de cuivre étamés recouverts d'un composé plastique à base de graphite auquel a été ajouté un polymère semi-conducteur. Ceci crée une matrice autorégulée reliant les fils de cuivre.

L'élément chauffant est isolé par un thermoplastique fluoropolymère qui le protège également de l'humidité. Vient ensuite une tresse blindée en cuivre qui le protège des contraintes mécaniques et sert de mise à la terre.

L'enveloppe extérieure est composée de divers matériaux. Chaque type est conçu pour des conditions d'utilisation spécifiques. Pour des conditions standard, elle est en polyoléfine ; pour les environnements agressifs, elle est en fluoropolymère.

La matrice et la gaine du fil sont traitées par réticulation par rayonnement.

Principe de fonctionnement

Le principe de fonctionnement d'un conducteur autorégulé repose sur la circulation de l'énergie électrique à travers les fils chauffants. Il en résulte une augmentation de la température et, par conséquent, de la résistance.

Plus la résistance est élevée, plus le courant et la puissance sont faibles. Inversement, plus la température est basse, plus la chaleur générée est importante.

Examinons le principe de fonctionnement du câble :

1. Une matrice autorégulée — un grand nombre de résistances connectées en parallèle entre les fils chauffants — chauffe lorsqu'une tension est appliquée. Ceci provoque la dilatation du matériau, perturbant les contacts entre les particules conductrices et réduisant ainsi le flux de courant et la dissipation de chaleur.
2. Lorsque le niveau de température de la zone chauffée change, la résistance de la matrice et la quantité de chaleur dégagée par l'élément chauffant changent également.

Types – conception, caractéristiques techniques

Les câbles chauffants se divisent en plusieurs types : résistifs, autorégulants et inductifs.

Ils diffèrent par leur principe de fonctionnement, leurs caractéristiques techniques et leur conception.

Résistif

Les câbles résistifs existent en versions linéaires et zonales. Pour un fonctionnement optimal, ils nécessitent un équipement spécialisé qui régule le conducteur en fonction de la température ambiante.

Ce type de produit présente l'avantage d'être peu coûteux, fiable et facile à installer.

Il convient de noter qu'un tel conducteur émet toujours la même quantité de chaleur, quelle que soit la température des masses d'air ; par conséquent, la consommation d'énergie électrique est faible, ce qui n'est pas rentable.

La résistance se divise en :

1. Linéaire : un fil dont les extrémités sont reliées à l’alimentation électrique. Selon le nombre de conducteurs parcourus par le courant, il peut être monoconducteur ou biconducteur.

monocœur Il est constitué d'un conducteur chauffant unique, généralement en acier, recouvert d'une couche isolante en matériau résistant à la chaleur et indéformable sous l'effet de la chaleur. Le câble peut être blindé afin d'éliminer les interférences générées par le câble lui-même et par divers dispositifs de protection.

L'avantage du modèle monoconducteur réside dans sa simplicité d'utilisation. Son inconvénient est l'impossibilité de couper le câble à la longueur souhaitée ; les deux extrémités doivent être raccordées au même endroit.

Double noyau — se compose de deux fils parallèles qui transmettent le courant électrique. Leur différence et leur avantage par rapport au type à un seul fil résident dans le fait que l'autre extrémité n'a pas besoin d'être ramenée au point de connexion, ce qui est particulièrement pratique pour chauffer de longues canalisations.

2. Les câbles zonaux ont une conception plus complexe que les câbles linéaires. Ils sont composés de deux conducteurs en cuivre, chacun doté de sa propre isolation. Ils sont également plus épais que les câbles linéaires.

La particularité de ce type de câble est que son isolation interne est percée de fenêtres tous les 1 à 2 mètres. Le conducteur, relié au fil chauffant sous tension, passe par ces fenêtres.

Grâce à cette conception, la résistance est constante non pas sur toute la longueur du conducteur, mais seulement dans une section ou une zone spécifique. L'avantage réside dans la possibilité d'adapter la longueur de cette section à vos besoins. L'inconvénient est son prix élevé.

Le conducteur chauffant résistif bénéficie d'une période de garantie allant jusqu'à 15 ans, et jusqu'à 50 ans lorsqu'il est coulé dans une chape de béton.

Autorégulation

Un câble chauffant autorégulant est un modèle moderne qui diffère d'un câble chauffant résistif non seulement par ses caractéristiques de conception, mais aussi par son principe de fonctionnement.

Les câbles autorégulants sont des conducteurs enrobés d'une matrice polymère. Ils ne nécessitent pas de régulateur ; ils maintiennent la température de consigne, évitant ainsi toute surchauffe. Ce type de câble est plus cher à l'achat, mais son rendement accru le rend plus économique.

De plus, il peut être découpé en morceaux de toutes tailles. La période de garantie pour ce type de produit est de 10 à 15 ans, mais les fabricants prévoient une marge de sécurité pouvant atteindre 40 %, ce qui prolonge considérablement sa durée de vie.

Le conducteur autorégulant peut être blindé ou non blindé :

1. Câble blindé : sa gaine extérieure est recouverte d’une tresse de fils de cuivre étamé, assurant une protection contre les dommages mécaniques et servant de mise à la terre. Ce câble est conçu pour les canalisations d’eau chaude sanitaire, mais aussi pour les installations extérieures, telles que les toitures et les gouttières.

Le boîtier peut être de qualité alimentaire – utilisé pour le chauffage de l'eau et le traitement des eaux usées à l'intérieur – ou avec protection UV – installé sur le toit, où il y a beaucoup de soleil.

2. Sans gaine de protection, ce produit est destiné au chauffage des canalisations domestiques et n'est pas conçu pour une installation extérieure exposée à des environnements agressifs.

1. Gaine extérieure en polyoléfine.
2. Tresse de fil de cuivre étamé.
3. Isolation thermoplastique élastomère.
4. Extérieur en polyester.
5. Matrice semi-conductrice autorégulée.
6. Veines de cuivre.

1. Gaine extérieure en polyoléfine.
2. Enveloppe intérieure en polyester.
3. Matrice semi-conductrice autorégulée.
4. fils de cuivre

Les modèles avec étui sont plus chers que ceux sans étui.

Principaux domaines d'application du câble chauffant autorégulé :

• tuyaux domestiques;
• systèmes de givrage (toitures, allées);
• industrie.

Pour chauffer divers dispositifs de communication, un élément chauffant de la puissance suivante est nécessaire. Pour :

• tuyaux à l'intérieur - 10 W/mètre linéaire ;
• pipeline extérieur - 15 W/m.p.;
• toits et chemins - 24-30 W/m.p.;
• systèmes antigivrage - jusqu'à 40.

Quel type choisir

Lors du choix d'un câble autorégulant, il est nécessaire de prendre en compte les caractéristiques et les paramètres du produit, son principe de fonctionnement et ses conditions de fonctionnement : la longueur de la section requise pour le chauffage et les températures minimales maximales.

Points à prendre en compte lors de l'achat d'un fil chauffant :

• la présence d'une tresse de protection - elle assure fiabilité et mise à la terre ;
• type d'isolation externe ;
• puissance du produit.

Le choix du conducteur chauffant dépend également de l'application. Pour le chauffage des égouts, un produit en polyoléfine convient, tandis que pour les réseaux d'adduction d'eau, une protection en fluoroplastique est recommandée.

Pour une installation extérieure, il est préférable de choisir un modèle avec isolation en fluoropolymère, qui protège contre l'humidité et les rayons ultraviolets.

Pour chauffer des tuyaux de petit diamètre, un conducteur basse température de 15 W/m convient. Les conducteurs moyenne température (jusqu'à 30 W) sont destinés aux tuyaux de grand diamètre. Les conducteurs haute tension sont pratiquement inutilisés au quotidien.

Pour une installation dans des canalisations souterraines, il est recommandé d'utiliser des câbles non blindés, car ils ne possèdent pas de tresse de mise à la terre. Les câbles blindés sont plus sûrs, mais plus chers. Ils utilisent la même matrice chauffante ; il est donc inutile d'enterrer un modèle plus onéreux.

Lors de l'achat d'un élément chauffant autorégulé, pressez-le entre vos doigts puis faites-les glisser le long de sa surface. Sur un produit de mauvaise qualité, vous sentirez des poches d'air à l'intérieur.

Domaines d'application

Comment fonctionne un câble chauffant autorégulé ? Câble chauffant autorégulé (Test et présentation)

Le réchauffeur autorégulé est utilisé dans les applications domestiques et industrielles. Il est conçu pour chauffer les canalisations d'eau domestiques et industrielles, qu'elles soient aériennes ou souterraines.

Dans l'industrie pétrolière et gazière, ce produit est utilisé pour maintenir la température du processus technologique.

Examinons de plus près les domaines d'application les plus courants d'un conducteur chauffant autorégulé dans la vie quotidienne.

Sols chauds

Samreg utilisé pour installer le chauffage au sol électriqueLorsqu'on installe ce type de revêtement de sol dans un appartement entier, y compris dans une salle de bain ou des toilettes, la surface chauffe moins. En effet, il y a généralement d'autres sources de chaleur dans les autres pièces, et le sol de la salle de bain est carrelé, un matériau froid.

Si vous utilisez un câble chauffant résistif, vous ne pourrez pas obtenir l'équilibre souhaité sans installer d'équipement supplémentaire : un thermostat et un capteur.

Cette solution est autorégulée, ce qui élimine le besoin d'équipements supplémentaires. La matrice elle-même assure l'uniformité du chauffage au sol.

Approvisionnement en eau

Pour éviter que l'eau ne gèle dans les canalisations en hiver, un conducteur autorégulant est enroulé autour du robinet d'arrêt. La forme complexe du robinet permet au conducteur d'éviter tout contact avec les parties métalliques.

Lors de l'installation d'un câble chauffant résistif, celui-ci chauffera également l'air. En revanche, si vous installez un fil autorégulé, le conducteur ne chauffera qu'au contact du métal. Son principe de fonctionnement repose en effet sur un transfert de chaleur efficace.

égouts

Les réseaux d'égouts gèlent rarement car les canalisations sont inclinées, ce qui permet à l'eau de s'écouler plutôt que de stagner. Cependant, si le système d'évacuation est défectueux, l'eau s'écoule lentement et peut geler en cours de route. Des couches de glace se forment alors, finissant par remplir tout l'espace.

La solution la plus simple pour chauffer le système d'égouts d'une maison privée consiste à installer un câble chauffant autorégulé ; cela empêchera le liquide contenu dans les tuyaux de geler.

Chauffage de toiture

En hiver, les toitures sont sujettes au givrage, et il est difficile de déterminer les zones susceptibles de voir se former des stalactites de glace. L'utilisation d'un élément chauffant à matrice semi-conductrice permet de chauffer les parties de la toiture les plus exposées au gel et à l'humidité.

Vous devez choisir un type de toiture qui ne soit pas sensible aux rayons ultraviolets et qui puisse résister aux hautes températures, car la toiture devient très chaude en été.

serres chauffantes

Schème Serres chauffantes avec câble chauffant Similaire au chauffage au sol. C'est essentiellement la même chose que les planchers chauffants, sauf qu'ils sont installés sous un revêtement différent.

Le câble autorégulateur est fixé à un treillis de protection placé sur un lit de sable. Le câble est recouvert d'une autre couche de sable, puis d'un second treillis, sur lequel est ensuite déposée la terre végétale.

Si le système de chauffage ne peut pas être installé sous terre, le chauffage autorégulé est alors placé sur les murs de la serre.

Installation d'un câble autorégulant

Avant d'installer un câble chauffant autorégulé pour chauffer des canalisations d'eau (à l'extérieur ou à l'intérieur), un toit ou une allée, il faut le préparer.

Câble chauffant à l'intérieur du raccord de tuyau

Préparation du câble

Les deux extrémités du fil sont préparées, l'une est fermée par un capuchon étanche et l'autre est reliée à une source de courant électrique :

• Préparation de l'extrémité terminale du fil :
• l'isolation est retirée sur 4 cm ;

• la tresse se défait et le fil est arraché ;

• le coin est rongé ;

• une gaine d'étanchéité thermorétractable adhésive interne est appliquée ;

• Le raccord est équipé d'un sèche-cheveux ;

• l'extrémité du raccord est fixée ;
• Le capuchon est mis en place une fois que le raccord a refroidi ;
• Un bouchon est installé pour assurer l'étanchéité.

• S'il est prévu de placer le conducteur à l'intérieur de la canalisation, alors à ce stade, un presse-étoupe est installé à l'extrémité opposée du fil.

• Préparation de la deuxième extrémité :
• L'isolation est retirée sur 6 cm ;

• la tresse est défaite puis torsadée en un seul brin ;

• l'isolation intérieure est retirée ;
• les fils conducteurs sont libérés de la matrice ;

• Les manchons de raccordement sont mis en place et sertis ;

• Des tubes sont mis en place et un sèche-cheveux est placé autour ;
• le raccord est mis en place et positionné ;

• Les veines sont écartées, le noyau est comprimé à l'aide d'une pince.

• Raccordement du samreg au câble d'alimentation :
• un raccord externe est placé sur le fil électrique ;
• De petits raccords sont placés sur les fils ;

• les conducteurs du fil électrique sont insérés dans les raccords installés sur le chauffage autorégulé pour se connecter à ses conducteurs et sont sertis pour établir le contact ;

• les raccords sont enfoncés et mis en place pour assurer l'étanchéité ;

• Le tressage du câble électrique est relié à la terre selon le même principe (on met la gaine, on connecte et on enrobe) ;

• Le manchon extérieur est positionné sur le raccord et scellé.

Fixer le câble à l'extérieur du tuyau

Il existe deux méthodes pour placer le câble chauffant sur le tuyau :

1. L'installation d'un câble autorégulant le long d'un tuyau est une méthode plus simple. La longueur du câble doit être égale à celle du tuyau à chauffer.

L'élément chauffant est fixé au produit à l'aide de colliers de serrage en plastique, de ruban adhésif en fibre de verre ou de ruban adhésif en aluminium. Les fixations métalliques sont interdites. Les fixations sont installées tous les 30 cm. Le câble doit être placé sous le tuyau afin de le protéger des chocs.

Si la canalisation chauffée est enterrée, l'élément chauffant est installé latéralement. Dans les zones où la canalisation forme des coudes, afin d'éviter les courbures trop prononcées, il est recommandé de positionner l'élément chauffant le long du rayon extérieur.

2. Spirale : Le fil est enroulé en spirale autour du tuyau, avec un pas régulier (5 cm en standard). L’avantage de cette méthode est un contact maximal entre l’élément chauffant et le tuyau. Son inconvénient réside dans la consommation importante de matériau : il faut 1,7 fois la longueur du tuyau. Cette méthode convient aux tuyaux de moyen et grand diamètre utilisés dans les réseaux d’égouts et de drainage.

Quel que soit le modèle choisi, l'isolation de la canalisation est essentielle lors de l'installation d'un câble chauffant. L'isolant thermique (mousse de polystyrène ou de polyéthylène) doit recouvrir entièrement la canalisation et le dispositif de chauffage, sous peine de chauffer l'air ambiant.

installation interne

Les câbles chauffants autorégulants ne peuvent pas être installés à l'intérieur de toutes les canalisations ; leur diamètre doit être d'au moins 40 mm. Un diamètre inférieur entraverait la libre circulation du liquide.

Si la conduite principale est trop longue, le chauffage par cette méthode s'avère également difficile. Cette option est utilisée pour les conduites de plusieurs mètres de long. Il est plus facile d'installer le réchauffeur sur les tuyaux verticaux, en commençant par le haut et en descendant.

Pour installer le conducteur chauffant, vous aurez besoin d'un té et d'un raccord d'étanchéité.

Le processus d'insertion d'un câble dans un tuyau se déroule comme suit :

1. L'élément chauffant préparé, muni du presse-étoupe, est inséré sans difficulté dans la canalisation à travers le té.

2. Après avoir fait passer le câble en entier, le point d'entrée doit être obturé. Pour ce faire, serrez soigneusement toutes les fixations du presse-étoupe à l'aide d'une bague de serrage, d'abord à la main puis avec une clé. Cela permettra d'aplatir le joint en caoutchouc et d'assurer une étanchéité parfaite.

L'installation est maintenant terminée ; pour que l'élément chauffant commence à chauffer les tuyaux, l'alimentation électrique doit être mise en marche.

Installation de câbles sur les toits

Pour chauffer la toiture, un câble chauffant autorégulé doit être installé le long du périmètre de l'écoulement des eaux de fonte. Ce câble est généralement posé en serpentin, à une profondeur de 30 à 35 cm, avec un espacement de 15 à 20 cm. Il doit être installé horizontalement le long du bord du toit, sous l'avant-toit. Les gouttières doivent également être chauffées : une seule ligne chauffante est nécessaire pour un diamètre de 80 mm, deux pour un diamètre supérieur.

La méthode de fixation du câble sur le toit dépend du type de toiture. On utilise le plus souvent des clips vissés. Un mastic de construction est ensuite appliqué pour boucher les trous. Lorsque l'intégrité du toit ne doit pas être compromise, on utilise du ruban adhésif de fixation.

Le système de chauffage peut comporter plusieurs sections, qui doivent toutes converger vers un point unique, où elles sont raccordées à un câble électrique avec mise à la terre et à un panneau de commande.

Les câbles chauffants autorégulants constituent un élément chauffant pratique grâce à leurs caractéristiques et peuvent être installés de diverses manières. L'essentiel est de choisir le modèle adapté après avoir soigneusement examiné tous les détails et les conditions d'utilisation.