Dây cáp sưởi tự điều chỉnh - nguyên lý hoạt động, ứng dụng và lắp đặt

Dây cáp sưởi tự điều chỉnh đang ngày càng phổ biến trong cả công nghiệp và gia đình. Chúng đặc biệt cần thiết cho việc phá băng. Khi thời tiết lạnh giá ập đến, có nguy cơ đường ống nước hoặc cống rãnh bị đóng băng và vỡ, và băng hình thành trên bậc thang hoặc lối đi.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận về các đặc điểm và loại cáp sưởi tự điều chỉnh, ứng dụng của nó và cách lắp đặt trên đường ống và mái nhà.

Dây cáp sưởi tự điều chỉnh là gì?

Dây cáp tự điều chỉnh vẫn là một loại dây dẫn điện thông thường, nhưng là phiên bản cải tiến. Thiết kế của nó phức tạp hơn so với dây dẫn thông thường.

Dây cáp điều khiển nhiệt là một ma trận polymer, nhờ đó, dưới tác động của nhiệt độ bên ngoài, điện trở sẽ thay đổi tương ứng với lượng nhiệt mà nó tỏa ra.

Bộ phận gia nhiệt bao gồm hai dây đồng mạ thiếc được phủ một lớp hợp chất nhựa gốc than chì có thêm polyme bán dẫn. Điều này tạo ra một ma trận tự điều chỉnh kết nối các dây đồng với nhau.

Bộ phận gia nhiệt được cách điện bằng nhựa nhiệt dẻo fluoropolymer, đồng thời cũng bảo vệ nó khỏi hơi ẩm. Tiếp theo là lớp bện bọc đồng, có tác dụng bảo vệ chống lại ứng suất cơ học và đóng vai trò là phần tử nối đất.

Lớp vỏ ngoài được làm từ nhiều loại vật liệu khác nhau. Mỗi loại được thiết kế cho các điều kiện hoạt động cụ thể. Đối với điều kiện tiêu chuẩn, nó được làm bằng nhựa polyolefin; đối với môi trường khắc nghiệt, nó được làm bằng fluoropolymer.

Ma trận và lớp vỏ dây dẫn được xử lý bằng phương pháp liên kết ngang bức xạ.

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của dây dẫn tự điều chỉnh dựa trên sự truyền dẫn năng lượng điện qua các dây đốt nóng. Điều này dẫn đến sự tăng nhiệt độ và do đó, tăng điện trở.

Điện trở càng cao, dòng điện và công suất càng thấp. Ngược lại, nhiệt độ càng thấp, lượng nhiệt sinh ra càng nhiều.

Hãy cùng xem xét nguyên lý hoạt động của cáp:

1. Một ma trận tự điều chỉnh—một lượng lớn điện trở mắc song song giữa các dây đốt nóng—sẽ nóng lên khi có điện áp đặt vào. Điều này làm cho vật liệu giãn nở, phá vỡ các tiếp xúc giữa các hạt dẫn điện, do đó làm giảm dòng điện và sự tản nhiệt.
2. Khi nhiệt độ của vùng được làm nóng thay đổi, điện trở của ma trận và lượng nhiệt tỏa ra từ bộ phận làm nóng cũng thay đổi.

Các loại – thiết kế, đặc điểm kỹ thuật

Dây cáp gia nhiệt được chia thành các loại sau: điện trở, tự điều chỉnh, cảm ứng.

Chúng khác nhau về nguyên lý hoạt động, đặc điểm kỹ thuật và thiết kế.

Điện trở

Cáp điện trở có hai loại: tuyến tính và vùng. Để hoạt động hiệu quả, chúng cần thiết bị chuyên dụng điều khiển dây dẫn dựa trên nhiệt độ môi trường xung quanh.

Ưu điểm của loại này là chi phí thấp, độ tin cậy cao và dễ lắp đặt.

Cần lưu ý rằng loại dây dẫn này luôn tỏa ra cùng một lượng nhiệt, bất kể nhiệt độ của khối không khí, do đó lượng điện năng tiêu thụ thấp - điều này không mang lại lợi ích kinh tế.

Điện trở được chia thành:

1. Dây dẫn thẳng - loại dây có hai đầu được nối với nguồn điện. Dựa trên số lượng dây dẫn mang dòng điện, nó có thể là dây đơn lõi hoặc dây kép lõi.

Lõi đơn — bao gồm một dây dẫn nhiệt duy nhất, thường là thép, được bao phủ bởi một lớp vật liệu cách điện chịu nhiệt không bị biến dạng khi bị nung nóng. Cáp có thể được bọc chắn để loại bỏ nhiễu do chính cáp và các thiết bị bảo vệ khác nhau tạo ra.

Ưu điểm của loại cáp một lõi là dễ sử dụng. Nhược điểm là không thể cắt cáp theo chiều dài cần thiết; cả hai đầu phải được kết nối tại một điểm.

Lõi kép — Loại này gồm hai dây dẫn song song truyền dòng điện. Điểm khác biệt và ưu điểm so với loại một dây là đầu kia không cần phải nối trở lại điểm kết nối, điều này đặc biệt thuận tiện khi làm nóng các đường ống dài.

2. Cáp vùng có thiết kế phức tạp hơn cáp tuyến tính. Chúng bao gồm hai dây dẫn bằng đồng, mỗi dây có lớp cách điện riêng. Chúng cũng dày hơn cáp tuyến tính.

Đặc điểm nổi bật của loại này là lớp cách nhiệt bên trong được trang bị các cửa sổ cách nhau 1-2 mét. Qua các cửa sổ này, dây dẫn được nối với dây đốt nóng, mang điện áp lưới.

Nhờ đặc điểm thiết kế này, điện trở không đổi không xuất hiện trên toàn bộ dây dẫn, mà chỉ ở một đoạn hoặc vùng cụ thể. Ưu điểm là khả năng tùy chỉnh chiều dài đoạn dây cho phù hợp với nhu cầu. Nhược điểm là giá thành cao.

Dây dẫn nhiệt điện trở có thời hạn bảo hành lên đến 15 năm, và lên đến 50 năm khi được đổ vào lớp vữa xi măng.

Tự điều chỉnh

Dây cáp gia nhiệt tự điều chỉnh là một mô hình hiện đại, khác biệt với dây cáp gia nhiệt điện trở không chỉ ở các đặc điểm thiết kế mà còn ở nguyên lý hoạt động.

Cáp tự điều chỉnh là loại cáp có dây dẫn được bao bọc trong một lớp ma trận polymer. Chúng không cần bộ điều chỉnh; chúng tự duy trì nhiệt độ đã được thiết lập, ngăn ngừa hiện tượng quá nhiệt. Loại cáp này đắt hơn, nhưng hiệu suất cao hơn khiến nó tiết kiệm hơn.

Hơn nữa, nó có thể được cắt thành từng mảnh với bất kỳ kích thước nào. Thời gian bảo hành cho loại này là 10-15 năm, nhưng nhà sản xuất thường bổ sung thêm một lượng dự phòng lên đến 40%, giúp kéo dài đáng kể tuổi thọ sử dụng.

Dây dẫn tự điều chỉnh có thể có lớp chắn hoặc không có lớp chắn:

1. Cáp bọc chống nhiễu—lớp vỏ ngoài được bao phủ bởi một lớp dây đồng mạ thiếc, giúp bảo vệ khỏi hư hại cơ học và đóng vai trò nối đất. Loại cáp này được thiết kế không chỉ cho đường ống nước nóng mà còn cho các công trình lắp đặt ngoài trời, chẳng hạn như mái nhà và máng xối.

Lớp vỏ có thể là loại dùng trong ngành thực phẩm - được sử dụng cho hệ thống nước nóng và hệ thống thoát nước bên trong, hoặc loại có khả năng chống tia UV - được lắp đặt trên mái nhà, nơi có nhiều ánh nắng mặt trời.

2. Không có lớp bảo vệ — sản phẩm không có lớp vỏ bảo vệ. Sản phẩm này được sử dụng để làm nóng đường ống nước trong nhà và không dành cho các lắp đặt ngoài trời, nơi có thể tiếp xúc với môi trường khắc nghiệt.

1. Lớp vỏ polyolefin bên ngoài.
2. Dây bện bằng đồng mạ thiếc.
3. Vật liệu cách nhiệt đàn hồi nhiệt dẻo.
4. Vỏ ngoài bằng polyester.
5. Ma trận tự điều chỉnh bán dẫn.
6. Các mạch đồng.

1. Lớp vỏ polyolefin bên ngoài.
2. Lớp vỏ bên trong bằng polyester.
3. Ma trận tự điều chỉnh bán dẫn.
4. Dây đồng

Các mẫu có vỏ bảo vệ đắt hơn các mẫu không có vỏ bảo vệ.

Các lĩnh vực ứng dụng chính của cáp sưởi tự điều chỉnh:

• ống nước sinh hoạt;
• Hệ thống chống đóng băng (mái nhà, đường đi);
• ngành công nghiệp.

Để làm nóng các đường truyền thông khác nhau, cần có bộ phận gia nhiệt với công suất như sau:

• Đường ống bên trong - 10 W/mét dài;
• Đường ống bên ngoài - 15 W/m.p.;
• Mái nhà và lối đi - 24-30 W/m.p.;
• Hệ thống chống đóng băng - lên đến 40.

Nên chọn loại nào?

Khi lựa chọn cáp tự điều chỉnh, cần xem xét các đặc tính và thông số của sản phẩm, nguyên lý hoạt động và điều kiện vận hành của nó - chiều dài đoạn cần thiết cho việc gia nhiệt và nhiệt độ thấp tối đa.

Những điểm cần cân nhắc khi mua dây sưởi:

• Sự hiện diện của lớp bện bảo vệ - nó mang lại độ tin cậy và khả năng tiếp đất;
• loại vật liệu cách nhiệt bên ngoài;
• Sức mạnh sản phẩm.

Việc lựa chọn vật liệu dẫn nhiệt cũng phụ thuộc vào ứng dụng. Nếu vật liệu dẫn nhiệt cần thiết cho hệ thống sưởi ấm cống rãnh, sản phẩm polyolefin là phù hợp, trong khi đối với hệ thống cấp nước, nên sử dụng vật liệu bảo vệ fluoroplastic.

Đối với việc lắp đặt ngoài trời, tốt hơn nên chọn loại có lớp cách nhiệt bằng fluoropolymer, giúp bảo vệ chống lại độ ẩm và bức xạ tia cực tím.

Nếu cần làm nóng các đường ống có đường kính nhỏ, dây dẫn nhiệt độ thấp với điện áp 15 W/m là phù hợp. Dây dẫn nhiệt độ trung bình (lên đến 30 W) được thiết kế cho các đường ống có đường kính lớn. Loại điện áp cao hầu như không được sử dụng trong đời sống hàng ngày.

Cáp không bọc chống nhiễu được khuyến nghị lắp đặt trong đường ống ngầm vì chúng không có lớp bện nối đất. Cáp bọc chống nhiễu an toàn hơn nhưng đắt hơn. Chúng có cùng ma trận gia nhiệt, vì vậy không có lý do gì để chôn một loại cáp đắt tiền hơn.

Khi mua bộ phận gia nhiệt tự điều chỉnh, hãy bóp nhẹ bằng các ngón tay rồi vuốt dọc theo toàn bộ chiều dài của nó. Ở sản phẩm chất lượng thấp, bạn sẽ cảm nhận được các túi khí bên trong.

Các lĩnh vực ứng dụng

Dây cáp sưởi tự điều chỉnh hoạt động như thế nào? Dây cáp sưởi tự điều chỉnh (Đánh giá và thử nghiệm)

Máy nước nóng tự điều chỉnh được sử dụng trong cả ứng dụng dân dụng và công nghiệp. Nó được thiết kế để làm nóng các đường ống nước sinh hoạt và công nghiệp nằm cả trên và dưới mặt đất.

Trong ngành công nghiệp dầu khí, sản phẩm này được sử dụng để duy trì nhiệt độ trong các quy trình công nghệ.

Hãy cùng tìm hiểu kỹ hơn về những lĩnh vực ứng dụng phổ biến nhất của dây dẫn nhiệt tự điều chỉnh trong cuộc sống hàng ngày.

Sàn nhà ấm áp

Samreg được sử dụng để lắp đặt hệ thống sưởi sàn điện.Khi lắp đặt loại sàn này cho toàn bộ căn hộ, chẳng hạn như phòng tắm hoặc nhà vệ sinh, bề mặt sẽ ít bị nóng lên hơn. Điều này là do thường có các nguồn nhiệt khác trong các phòng khác, và sàn phòng tắm được lát gạch, một vật liệu mát.

Nếu bạn sử dụng dây cáp gia nhiệt điện trở, bạn sẽ không thể đạt được sự cân bằng mong muốn nếu không lắp đặt thêm thiết bị bổ sung—bộ điều nhiệt và cảm biến.

Giải pháp này tự điều chỉnh, loại bỏ nhu cầu sử dụng thiết bị bổ sung. Bản thân ma trận sẽ điều chỉnh độ đồng đều của hệ thống sưởi sàn.

Cung cấp nước

Để ngăn nước đóng băng trong đường ống vào mùa đông, một dây dẫn tự điều chỉnh được quấn quanh van cấp nước. Van có hình dạng phức tạp, vì vậy dây dẫn không tiếp xúc với mọi chi tiết kim loại.

Khi lắp đặt dây dẫn nhiệt điện trở, nó cũng sẽ làm nóng không khí. Tuy nhiên, nếu bạn lắp đặt dây dẫn tự điều chỉnh nhiệt độ, dây dẫn sẽ chỉ nóng lên ở nơi nó tiếp xúc với kim loại. Xét cho cùng, nguyên lý hoạt động của nó dựa trên sự truyền nhiệt hiệu quả.

Hệ thống thoát nước

Hệ thống cống rãnh hiếm khi bị đóng băng vì các đường ống được thiết kế dốc, cho phép chất lỏng chảy thay vì bị ứ đọng. Tuy nhiên, nếu hệ thống thoát nước bị lỗi, nước sẽ chảy chậm và có thể đóng băng trên đường đi. Các lớp băng sẽ tích tụ, cuối cùng lấp đầy toàn bộ không gian.

Giải pháp đơn giản nhất để làm nóng hệ thống cống rãnh của một ngôi nhà riêng là lắp đặt dây cáp sưởi tự điều chỉnh; điều này sẽ ngăn chất lỏng trong đường ống bị đóng băng.

Hệ thống sưởi mái nhà

Vào mùa đông, mái nhà dễ bị đóng băng, và rất khó để xác định khu vực nào dễ bị hình thành băng. Sử dụng bộ gia nhiệt ma trận bán dẫn sẽ cho phép bạn làm nóng những khu vực trên mái nhà dễ bị đóng băng và đọng nước nhất.

Bạn cần chọn loại vật liệu không bị ảnh hưởng bởi tia cực tím và có khả năng chịu được nhiệt độ cao, vì mái nhà sẽ rất nóng vào mùa hè.

Sưởi ấm nhà kính

Cơ chế sưởi ấm nhà kính bằng dây cáp sưởi Tương tự như hệ thống sưởi sàn. Về cơ bản, nó giống như hệ thống sưởi sàn, chỉ khác là được lắp đặt dưới một lớp phủ khác.

Dây cáp tự điều chỉnh được cố định vào một lưới bảo vệ đặt trên lớp cát. Dây cáp được phủ thêm một lớp cát nữa, sau đó lắp đặt một lưới thứ hai, rồi phủ lớp đất mặt lên trên.

Nếu hệ thống sưởi không thể lắp đặt dưới lòng đất, thì bộ phận sưởi tự điều chỉnh sẽ được đặt trên các bức tường của nhà kính.

Lắp đặt cáp tự điều chỉnh

Trước khi lắp đặt dây cáp sưởi tự điều chỉnh để làm nóng đường ống nước (bên ngoài hoặc bên trong), mái nhà hoặc lối đi, cần phải chuẩn bị kỹ lưỡng.

Dây cáp sưởi bên trong mối nối ống

Chuẩn bị cáp

Cả hai đầu dây đều được chuẩn bị, một đầu được bịt kín bằng nắp đậy, đầu còn lại được nối với nguồn điện:

• Chuẩn bị đầu cuối của dây dẫn:
• Lớp cách nhiệt được loại bỏ đi 4 cm;

• Bím tóc bị bung ra và sợi dây bị cắn đứt;

• Góc bị cắn mất;

• một lớp ống niêm phong co nhiệt có keo dính bên trong được đặt vào;

• Bộ phận nối được trang bị máy sấy tóc;

• Đầu khớp nối được kẹp chặt;
• Nắp được đậy lại sau khi khớp nối đã nguội;
• Một nắp đậy được lắp vào để đảm bảo độ kín.

• Nếu dự định đặt dây dẫn bên trong đường ống, thì ở giai đoạn này, một vòng đệm sẽ được lắp vào đầu kia của dây.

• Chuẩn bị cho phần kết thứ hai:
• Lớp cách nhiệt được loại bỏ đi 6 cm;

• Bím tóc được tháo ra rồi xoắn lại thành một sợi;

• Lớp cách nhiệt bên trong được loại bỏ;
• Các dây dẫn được tách ra khỏi ma trận;

• Các ống nối được đặt vào và ép chặt;

• Các ống được gắn vào và một máy sấy tóc được đặt xung quanh chúng;
• Khớp nối được lắp vào và cố định;

• Các mạch máu được tách ra, phần lõi được nén lại bằng kìm.

• Kết nối samreg với dây nguồn:
• Một khớp nối bên ngoài được đặt trên dây dẫn điện;
• Các khớp nối nhỏ được gắn vào dây dẫn;

• Các lõi dây điện được luồn vào các khớp nối được lắp đặt trên bộ gia nhiệt tự điều chỉnh để kết nối với các lõi của nó và được ép chặt để tạo tiếp xúc;

• Các khớp nối được đẩy vào và cố định chắc chắn;

• Việc bện dây cáp điện được nối đất bằng nguyên tắc tương tự (chúng ta luồn ống bọc, nối dây và vỏ bọc);

• Ống bọc bên ngoài được di chuyển đến vị trí kết nối và được bịt kín.

Lắp đặt cáp bên ngoài đường ống

Có hai phương án bố trí dây cáp sưởi trên đường ống:

1. Lắp đặt một dây cáp tự điều chỉnh theo đường thẳng dọc theo đường ống là một phương pháp đơn giản hơn. Chiều dài dây cáp phải bằng chiều dài của đường ống cần được làm nóng.

Bộ phận gia nhiệt được cố định vào sản phẩm bằng kẹp nhựa, băng keo tự dính sợi thủy tinh hoặc băng keo nhôm. Không được phép sử dụng ốc vít kim loại. Các ốc vít được lắp đặt cách nhau 30 cm. Dây cáp phải được đặt bên dưới ống để bảo vệ nó khỏi hư hỏng cơ học.

Nếu đường ống dẫn nhiệt được chôn dưới lòng đất, bộ phận gia nhiệt sẽ được lắp đặt ở bên cạnh. Ở những khu vực đường ống uốn cong, để tránh những khúc uốn gấp, nên đặt bộ phận gia nhiệt dọc theo bán kính ngoài.

2. Phương pháp xoắn ốc: Dây được quấn quanh ống theo hình xoắn ốc với bước xoắn đều (tiêu chuẩn 5 cm). Ưu điểm của phương pháp này là tối đa hóa sự tiếp xúc giữa bộ phận gia nhiệt và ống. Nhược điểm là tiêu hao vật liệu cao; lượng vật liệu cần dùng phải gấp 1,7 lần chiều dài của ống. Phương pháp này phù hợp với các ống có đường kính trung bình và lớn được sử dụng trong hệ thống thoát nước thải.

Bất kể thiết kế nào được chọn, một đặc điểm quan trọng khi lắp đặt dây cáp sưởi trên đường ống là cần phải cách nhiệt đường ống. Vật liệu cách nhiệt (xốp polystyrene hoặc xốp polyethylene) được đặt lên trên và phải che phủ hoàn toàn đường ống và bộ phận sưởi, nếu không bạn sẽ làm nóng không khí.

Lắp đặt bên trong

Dây cáp sưởi tự điều chỉnh không thể lắp đặt bên trong tất cả các loại ống; đường kính phải tối thiểu là 40 mm. Bất cứ đường kính nào nhỏ hơn sẽ cản trở sự lưu thông tự do của chất lỏng.

Nếu đường ống chính quá dài, việc cung cấp nhiệt theo cách này cũng khó khăn. Phương án này được sử dụng cho các đường ống dài vài mét. Việc lắp đặt máy sưởi trên các đường ống thẳng đứng, bắt đầu từ trên xuống dưới, sẽ dễ dàng hơn.

Để lắp đặt ống dẫn nhiệt, bạn sẽ cần một khớp nối chữ T và một khớp nối kín.

Quy trình đặt dây cáp vào bên trong ống dẫn diễn ra như sau:

1. Bộ phận gia nhiệt đã được chuẩn bị, với gioăng đã được lắp sẵn, được đưa nhẹ nhàng vào đường ống thông qua khớp nối chữ T.

2. Sau khi luồn toàn bộ dây điện qua, điểm vào phải được bịt kín. Để làm điều này, hãy siết chặt tất cả các ốc vít của đầu nối một cách cẩn thận và siết chặt chúng bằng ống kẹp, trước tiên bằng tay rồi sau đó bằng cờ lê. Điều này sẽ làm phẳng gioăng cao su, đảm bảo độ kín khít.

Đến đây quá trình lắp đặt đã hoàn tất; để bộ phận gia nhiệt bắt đầu làm nóng các đường ống, cần phải bật nguồn điện.

Lắp đặt cáp trên mái nhà

Để sưởi ấm mái nhà, cần lắp đặt dây cáp sưởi tự điều chỉnh dọc theo chu vi dòng chảy nước tan. Dây cáp thường được đặt theo hình zigzag, sâu 30-35 cm, với khoảng cách 15-20 cm. Dây cáp nên được đặt nằm ngang dọc theo mép mái, dọc theo diềm mái. Máng xối cũng cần được sưởi ấm: nếu đường kính máng xối là 80 mm, cần một đường dây sưởi; nếu lớn hơn, cần hai đường dây.

Cách cố định dây điện vào mái nhà phụ thuộc vào loại mái nhà. Thông thường, người ta sử dụng các kẹp được lắp đặt bằng vít. Keo dán hoặc chất trám kín được dùng để bịt kín các lỗ khoan. Khi không thể làm ảnh hưởng đến độ bền của mái nhà, người ta sử dụng băng dính cố định.

Hệ thống sưởi có thể bao gồm nhiều bộ phận, tất cả đều phải hội tụ tại một điểm, nơi chúng được kết nối với dây điện có nối đất và bảng điều khiển.

Dây cáp gia nhiệt tự điều chỉnh là một loại thiết bị gia nhiệt tiện lợi nhờ các đặc tính của chúng và có thể được lắp đặt theo nhiều cách khác nhau. Điều quan trọng là phải chọn đúng loại sau khi xem xét kỹ lưỡng tất cả các chi tiết và điều kiện hoạt động.