Samoregulujący kabel grzejny – zasada działania, zastosowanie i montaż

Samoregulujące kable grzejne zyskują coraz większą popularność zarówno w przemyśle, jak i w domach. Są one szczególnie niezbędne do usuwania lodu. Wraz z nadejściem mrozów istnieje ryzyko zamarzania i pękania rur wodociągowych lub kanalizacyjnych, a także tworzenia się lodu na schodach i chodnikach.

W tym artykule omówimy cechy i rodzaje samoregulujących kabli grzejnych, ich zastosowania oraz sposób montażu na rurach i dachach.

Czym jest samoregulujący kabel grzejny?

Kabel samoregulujący to ten sam przewodnik elektryczny, ale w ulepszonej wersji. Jego konstrukcja jest bardziej złożona niż w przypadku zwykłego przewodu.

Przewód sterujący ogrzewaniem to matryca polimerowa, za pomocą której pod wpływem temperatury zewnętrznej następuje zmiana rezystancji odpowiadająca ilości wydzielanego przez niego ciepła.

Element grzejny składa się z dwóch cynowanych przewodów miedzianych pokrytych tworzywem sztucznym na bazie grafitu z dodatkiem polimeru półprzewodzącego. Tworzy to samoregulującą się matrycę, która łączy przewody miedziane.

Element grzejny jest izolowany termoplastycznym fluoropolimerem, który chroni go również przed wilgocią. Następnie znajduje się miedziany oplot ekranowany, który chroni przed naprężeniami mechanicznymi i pełni funkcję elementu uziemiającego.

Powłoka zewnętrzna jest wykonana z różnych materiałów. Każdy typ jest przeznaczony do określonych warunków pracy. Do warunków standardowych jest wykonana z tworzywa poliolefinowego; do środowisk agresywnych – z fluoropolimeru.

Matryca i osłona drutu są poddawane obróbce metodą sieciowania radiacyjnego.

Zasada działania

Zasada działania przewodnika samoregulującego opiera się na przepływie energii elektrycznej przez przewody grzejne. Powoduje to wzrost temperatury, a w konsekwencji rezystancji.

Im wyższa rezystancja, tym mniejszy prąd i moc. I odwrotnie, im niższa temperatura, tym więcej ciepła się wytwarza.

Rozważmy zasadę działania kabla:

1. Samoregulująca się matryca – duża liczba rezystorów połączonych równolegle między drutami grzewczymi – nagrzewa się pod wpływem napięcia. Powoduje to rozszerzenie się materiału, przerywając styki między cząsteczkami przewodzącymi, co zmniejsza przepływ prądu i rozpraszanie ciepła.
2. Gdy zmienia się temperatura ogrzewanego obszaru, zmienia się opór matrycy i ilość ciepła oddawanego przez grzejnik.

Rodzaje – konstrukcja, charakterystyka techniczna

Kable grzejne dzielimy na następujące typy: rezystancyjne, samoregulujące, indukcyjne.

Różnią się one zasadą działania, parametrami technicznymi i konstrukcją.

Rezystancyjny

Kable rezystancyjne występują w wersjach liniowych i strefowych. Aby działały efektywnie, wymagają specjalistycznego sprzętu, który kontroluje przewód w zależności od temperatury otoczenia.

Zaletą tego typu rozwiązań jest niski koszt, niezawodność i łatwość montażu.

Należy zauważyć, że taki przewodnik zawsze emituje taką samą ilość ciepła, niezależnie od temperatury mas powietrza, stąd zużycie energii elektrycznej jest niskie - co jest ekonomicznie nieopłacalne.

Rezystancyjne dzielimy na:

1. Liniowy – przewód, którego końce są podłączone do źródła zasilania. W zależności od liczby przewodników, w których płynie prąd, może być jedno- lub dwużyłowy.

Jednordzeniowy — składa się z pojedynczego przewodu grzejnego, zazwyczaj stalowego, pokrytego warstwą izolacyjną z materiału odpornego na ciepło, który nie odkształca się pod wpływem ciepła. Kabel może być ekranowany w celu wyeliminowania zakłóceń generowanych przez sam kabel i różne urządzenia zabezpieczające.

Zaletą modelu jednordzeniowego jest łatwość użytkowania. Wadą jest brak możliwości docięcia kabla do wymaganej długości; oba końce muszą być połączone w jednym miejscu.

Dwurdzeniowy — składa się z dwóch równoległych przewodów, które przesyłają prąd elektryczny. Ich różnica i zaleta w porównaniu z przewodami jednożyłowymi polega na tym, że drugiego końca nie trzeba doprowadzać z powrotem do punktu połączenia, co jest szczególnie wygodne podczas ogrzewania długich rurociągów.

2. Kable strefowe mają bardziej złożoną konstrukcję niż kable liniowe. Składają się z dwóch przewodzących przewodów miedzianych, z których każdy ma własną izolację. Są również grubsze niż kable liniowe.

Cechą charakterystyczną tego typu izolacji jest to, że w izolacji wewnętrznej co 1–2 metry znajdują się okienka. Przez te okienka przewód jest połączony z przewodem grzejnym, przewodzącym napięcie sieciowe.

Dzięki tej konstrukcji, stała rezystancja występuje nie na całej długości przewodu, ale tylko w określonym odcinku lub strefie. Zaletą jest możliwość dostosowania długości odcinka do indywidualnych potrzeb. Wadą jest wysoka cena.

Przewód grzejny rezystancyjny objęty jest gwarancją do 15 lat, a w przypadku wylewania w wylewkę betonową – do 50 lat.

Samoregulujący

Samoregulujący kabel grzejny to nowoczesny model, który różni się od rezystancyjnego kabla grzejnego nie tylko cechami konstrukcyjnymi, ale również zasadą działania.

Kable samoregulujące to przewody zamknięte w matrycy polimerowej. Nie wymagają regulatora; utrzymują zadaną temperaturę, zapobiegając przegrzaniu. Ten typ jest droższy, ale dzięki zwiększonej sprawności jest bardziej ekonomiczny.

Co więcej, można go ciąć na kawałki dowolnej wielkości. Okres gwarancji na ten typ wynosi 10-15 lat, ale producenci uwzględniają zapas sięgający nawet 40%, co znacznie wydłuża jego żywotność.

Przewodnik samoregulujący może być ekranowany lub nieekranowany:

1. Kabel ekranowany – powłoka zewnętrzna pokryta jest oplotem z cynowanych drutów miedzianych, który chroni przed uszkodzeniami mechanicznymi i pełni funkcję uziemienia. Kabel ten przeznaczony jest nie tylko do instalacji grzewczych, ale również do instalacji zewnętrznych, takich jak pokrycia dachowe i rynny.

Obudowa może być dopuszczona do kontaktu z żywnością - stosowana w systemach podgrzewania wody i kanalizacji wewnątrz budynków lub z ochroną UV - montowana na dachu, gdzie występuje duże nasłonecznienie.

2. Bez osłony — produkt nie posiada osłony ochronnej. Służy do ogrzewania rur domowych i nie jest przeznaczony do instalacji zewnętrznych, gdzie istnieje ryzyko narażenia na agresywne środowisko.

1. Zewnętrzna osłona z poliolefiny.
2. Oplot z drutu miedzianego cynowanego.
3. Izolacja termoplastyczna elastomerowa.
4. Powłoka poliestrowa.
5. Samoregulująca się matryca półprzewodnikowa.
6. Żyły miedziane.

1. Zewnętrzna osłona z poliolefiny.
2. Wewnętrzna powłoka z poliestru.
3. Samoregulująca się matryca półprzewodnikowa.
4. Przewody miedziane

Modele ekranowane są droższe od tych bez pochwy.

Główne obszary zastosowań samoregulującego kabla grzejnego:

• rury domowe;
• systemy przeciwoblodzeniowe (dachy, ścieżki);
• przemysł.

Do podgrzewania różnego rodzaju komunikatów potrzebny jest element grzejny o następującej mocy. Do:

• rury wewnątrz - 10 W/metr bieżący;
• rurociąg na zewnątrz - 15 W/m.p.;
• dachy i ścieżki - 24-30 W/m.p.;
• systemy przeciwoblodzeniowe - do 40.

Jaki typ wybrać

Wybierając kabel samoregulujący, należy wziąć pod uwagę cechy i parametry produktu, zasadę jego działania oraz warunki jego eksploatacji — długość odcinka potrzebnego do grzania oraz maksymalne niskie temperatury.

Kwestie, które należy wziąć pod uwagę przy zakupie drutu grzejnego:

• obecność oplotu ochronnego – zapewnia niezawodność i uziemienie;
• rodzaj izolacji zewnętrznej;
• moc produktu.

Wybór przewodu grzejnego zależy również od zastosowania. Jeśli przewód grzejny jest potrzebny do ogrzewania kanalizacji, odpowiedni jest produkt poliolefinowy, natomiast w przypadku systemów wodociągowych zaleca się osłonę z fluoroplastu.

Do montażu na zewnątrz lepiej wybrać model z izolacją fluoropolimerową, która chroni przed wilgocią i promieniowaniem ultrafioletowym.

Do ogrzewania rur o małej średnicy odpowiedni jest przewodnik niskotemperaturowy o napięciu 15 W/m. Przewodniki średniotemperaturowe (do 30 W) przeznaczone są do rur o dużej średnicy. W codziennym życiu praktycznie nie stosuje się przewodników wysokonapięciowych.

Do instalacji w rurach podziemnych zaleca się kable nieekranowane, ponieważ nie posiadają one oplotu uziemiającego. Kable ekranowane są bezpieczniejsze, ale droższe. Mają tę samą matrycę grzewczą, więc nie ma sensu zakopywać droższego modelu.

Kupując samoregulujący element grzejny, ściśnij go palcami, a następnie przesuń palcami po całej jego długości. W produkcie niskiej jakości wyczuwalne będą pęcherzyki powietrza w środku.

Obszary zastosowań

Jak działa samoregulujący kabel grzejny? Samoregulujący kabel grzejny (recenzja i test)

Samoregulujący podgrzewacz jest stosowany zarówno w zastosowaniach domowych, jak i przemysłowych. Przeznaczony jest do ogrzewania domowych i przemysłowych rur wodociągowych, zlokalizowanych zarówno nad, jak i pod ziemią.

W przemyśle naftowo-gazowniczym produkt stosowany jest do utrzymania temperatury procesu technologicznego.

Przyjrzyjmy się bliżej najczęstszym obszarom zastosowania samoregulującego przewodnika grzejnego w życiu codziennym.

Ciepłe podłogi

Samreg służy do montażu elektrycznego ogrzewania podłogowegoUkładając ten rodzaj podłogi w całym mieszkaniu, na przykład w łazience czy toalecie, powierzchnia będzie się mniej nagrzewać. Dzieje się tak, ponieważ zazwyczaj w innych pomieszczeniach znajdują się inne źródła ciepła, a podłoga w łazience jest wyłożona płytkami – zimnym materiałem.

Jeśli zastosujesz przewód grzejny rezystancyjny, nie uda Ci się uzyskać pożądanej równowagi bez zainstalowania dodatkowego sprzętu — termostatu i czujnika.

Rozwiązanie jest samoregulujące, co eliminuje potrzebę stosowania dodatkowego sprzętu. Matryca sama reguluje równomierność ogrzewania podłogowego.

Zaopatrzenie w wodę

Aby zapobiec zamarzaniu wody w rurach zimą, wokół zaworu doprowadzającego wodę owinięty jest samoregulujący się przewód. Zawór ma złożony kształt, dzięki czemu przewód nie styka się z każdym elementem metalowym.

Podczas instalacji rezystancyjnego kabla grzejnego, będzie on również ogrzewał powietrze. Natomiast w przypadku przewodu samoregulującego, przewodnik będzie się nagrzewał tylko w miejscu styku z metalem. W końcu zasada jego działania opiera się na efektywnym przenoszeniu ciepła.

Kanalizacja

Systemy kanalizacyjne rzadko zamarzają, ponieważ rury są nachylone, co pozwala na swobodny przepływ cieczy, a nie jej zaleganie. Jeśli jednak zespół odpływowy jest uszkodzony, woda płynie powoli i może zamarznąć. Warstwy lodu będą się gromadzić, ostatecznie wypełniając całą przestrzeń.

Najprostszym sposobem ogrzewania kanalizacji w domu prywatnym jest zainstalowanie samoregulującego kabla grzejnego; zapobiegnie to zamarzaniu cieczy w rurach.

Ogrzewanie dachu

Zimą dachy są podatne na oblodzenie i trudno określić, które obszary będą narażone na tworzenie się sopli. Zastosowanie grzejnika półprzewodnikowego pozwoli ogrzać te obszary dachu, które są najbardziej narażone na oblodzenie i zalanie wodą.

Należy wybrać rodzaj, który nie będzie podatny na promieniowanie ultrafioletowe i wytrzyma wysokie temperatury, gdyż latem dach bardzo się nagrzewa.

Ogrzewanie szklarni

Schemat ogrzewanie szklarni kablem grzewczym Podobnie jak ogrzewanie podłogowe. Zasadniczo jest to to samo, co ogrzewanie podłogowe, tylko montowane pod inną wykładziną.

Samoregulujący się kabel mocowany jest do siatki ochronnej umieszczonej na podsypce z piasku. Kabel przykrywany jest kolejną warstwą piasku, a następnie instalowana jest druga siatka, na którą układana jest warstwa gleby.

Jeżeli nie ma możliwości zamontowania systemu grzewczego pod ziemią, wówczas grzejniki samoregulujące umieszcza się na ścianach szklarni.

Montaż kabla samoregulującego

Przed zainstalowaniem samoregulującego kabla grzejnego w celu ogrzewania rur wodnych (na zewnątrz lub wewnątrz), dachu lub chodnika, należy go odpowiednio przygotować.

Kabel grzejny wewnątrz połączenia rurowego

Przygotowanie kabla

Oba końce drutu są przygotowane, jeden zamykany jest szczelną nasadką, a drugi podłączany jest do źródła prądu elektrycznego:

• Przygotowanie końcówki przewodu:
• izolacja została usunięta o 4 cm;

• warkocz się rozplata i drut zostaje odgryziony;

• róg jest odgryziony;

• nakładana jest wewnętrzna termokurczliwa tuleja uszczelniająca;

• sprzęg jest wyposażony w suszarkę do włosów;

• koniec sprzęgła jest zaciskany;
• nasadkę zakłada się po ostygnięciu sprzęgła;
• Aby zapewnić szczelność, zakłada się nasadkę.

• Jeżeli planowane jest umieszczenie przewodu wewnątrz rurociągu, wówczas na tym etapie na przeciwległym końcu przewodu umieszcza się dławik.

• Przygotowanie drugiego końca:
• izolacja została zdjęta o 6 cm;

• warkocz jest rozplatany, a następnie skręcany w jedno pasmo;

• usuwa się izolację wewnętrzną;
• przewody przewodzące są uwalniane z matrycy;

• zakłada się tuleje łączące i zaciska je;

• zakłada się rurki i umieszcza wokół nich suszarkę do włosów;
• sprzęgło jest zakładane i osadzane;

• żyły są rozsuwane, rdzeń jest ściskany szczypcami.

• Podłączanie samreg do przewodu zasilającego:
• na przewodzie elektrycznym umieszcza się złącze zewnętrzne;
• na przewody zakładane są małe złączki;

• rdzenie przewodów elektrycznych wkłada się do złączek zamontowanych na grzejniku samoregulującym, aby połączyć je z jego rdzeniami i zaciska w celu zapewnienia kontaktu;

• złącza są wciskane i osadzane w celu zapewnienia szczelności;

• Oplot kabla elektrycznego podłączamy do uziemienia według tej samej zasady (zakładamy osłonę, podłączamy i osłaniamy);

• Zewnętrzną tuleję nasuwa się na przyłącze i uszczelnia.

Montaż kabla na zewnątrz rury

Istnieją dwa schematy ułożenia kabla grzewczego na rurze:

1. Prostszą metodą jest montaż kabla samoregulującego liniowo wzdłuż rury. Długość kabla powinna być równa długości ogrzewanej rury.

Grzejnik mocuje się do produktu za pomocą plastikowych zacisków, taśmy samoprzylepnej z włókna szklanego lub taśmy aluminiowej. Metalowe elementy mocujące są niedozwolone. Elementy mocujące montuje się co 30 cm. Przewód należy umieścić pod rurą, aby zabezpieczyć go przed uszkodzeniami mechanicznymi.

Jeśli ogrzewany rurociąg jest zakopany pod ziemią, element grzejny montuje się z boku. W miejscach, gdzie rurociąg zagina się, aby uniknąć silnych zakrętów, zaleca się umieszczenie elementu grzejnego wzdłuż zewnętrznego promienia.

2. Spirala: Drut jest nawijany wokół rury spiralnie, z równomiernym skokiem (standardowo 5 cm). Zaletą tej metody jest maksymalny kontakt elementu grzejnego z rurą. Wadą jest wysokie zużycie materiału – musi on być 1,7 razy większy niż długość rury. Metoda ta nadaje się do rur o średnich i dużych średnicach stosowanych w systemach kanalizacyjnych i drenażowych.

Niezależnie od wybranego projektu, kluczową cechą montażu kabla grzewczego na rurze jest konieczność jego izolacji. Izolacja termiczna (styropian lub pianka polietylenowa) jest umieszczana na górze i musi całkowicie zakrywać rurę i grzejnik, w przeciwnym razie powietrze będzie się nagrzewać.

Instalacja wewnętrzna

Samoregulujące kable grzejne nie mogą być instalowane we wszystkich rurach; ich średnica musi wynosić co najmniej 40 mm. Mniejsze kable będą utrudniać swobodny przepływ cieczy.

Jeśli przewód główny jest zbyt długi, trudno jest również zapewnić ogrzewanie w ten sposób. Ta opcja jest stosowana w przypadku przewodów o długości kilku metrów. Łatwiej jest zamontować grzejnik na rurach pionowych, zaczynając od góry i kierując się w dół.

Do montażu przewodu grzewczego potrzebny będzie trójnik i mufa uszczelniająca.

Proces umieszczania kabla wewnątrz rury wygląda następująco:

1. Przygotowany element grzejny z zamontowaną dławicą wsuwamy płynnie do rurociągu poprzez trójnik.

2. Po przeciągnięciu całego przewodu, punkt wejścia należy uszczelnić. W tym celu należy ostrożnie dokręcić wszystkie śruby dławika i dokręcić je tuleją zaciskową, najpierw ręcznie, a następnie kluczem. Spowoduje to spłaszczenie gumowej uszczelki, zapewniając szczelność.

W tym momencie instalacja jest już zakończona; aby element grzewczy mógł rozpocząć podgrzewanie rur, należy włączyć zasilanie.

Montaż kabli na dachach

Aby ogrzać dach, należy zainstalować samoregulujący kabel grzejny wzdłuż obwodu spływu wody roztopowej. Kabel układa się zazwyczaj w serpentynę, na głębokość 30-35 cm, w odstępach 15-20 cm. Kabel należy ułożyć poziomo wzdłuż krawędzi dachu, wzdłuż okapu. Rynny również powinny być ogrzewane: jeśli średnica rynny wynosi 80 mm, wymagany jest jeden przewód grzejny; jeśli jest on większy, dwa.

Sposób mocowania linki do dachu zależy od rodzaju pokrycia dachowego. Najczęściej stosuje się klipsy mocowane za pomocą śrub. Do uszczelnienia powstałych otworów używa się uszczelniacza budowlanego lub masy uszczelniającej. Jeśli nie ma możliwości naruszenia integralności dachu, stosuje się taśmę mocującą.

System ogrzewania może składać się z kilku sekcji, które muszą być połączone w jednym punkcie, gdzie należy je połączyć kablem elektrycznym z uziemieniem i panelem sterowania.

Samoregulujące kable grzejne są wygodnym elementem grzejnym dzięki swoim właściwościom i mogą być instalowane na wiele sposobów. Kluczem jest wybór odpowiedniego typu po dokładnym przeanalizowaniu wszystkich szczegółów i warunków pracy.