Aplikace v národním hospodářství
Pro zvýšení teploty ve vnitřní části potrubí čerstvé pitné vody se používají směsi, jejichž hygienická nezávadnost je potvrzena zvláštním dokladem. Takové kabely jsou instalovány pomocí speciálních průchodek a interagují s pitnou kapalinou. Jedná se o profilové směsi schválené organizacemi, které kontrolují bezpečnost životního prostředí;
K ochraně před tvorbou ledu na schodištích, plošinách, parkovištích, zařízeních pro zvedání invalidních vozíků, aby se zabránilo různým zraněním lidí, se také používají vhodné systémy pro zvýšení teploty;
K ochraně střechy a jejích prvků před chladem, k ochraně proti námraze systémů pro odstraňování vody ze střechy. Instalace kabelu může zabránit tvorbě ledové krusty a rampouchů. Pokud tyto kroky neučiníte, může dojít k poškození střechy, potrubí pro odvod vody, kabelové sítě. Padáním ledových útvarů ze střechy mohou být způsobeny škody jak na majetku, tak na životě či zdraví lidí;
V plynárenském, chemickém a ropném průmyslu ke zvýšení teploty uvnitř potrubí v chladné atmosféře (aby se zabránilo jejich námraze); zvýšit teplotu potrubí, aby se zvýšila propustnost látek, které jimi protékají (aby se zabránilo vzniku velmi hustých útvarů a zúžení, které narušují propustnost);
K regulaci teploty nádrží s produkty ropného průmyslu (ropa, bitumen, dehet atd.). Totéž platí pro chemicky aktivní roztoky, látky atd. Bezpečnostní opatření umožňují předcházet škodám na majetku;
- V potravinářském průmyslu zvyšují teplotu drenážního potrubí chladicích jednotek, tvoří výpar v chladicích jednotkách, ohřívají drenážní misky z oddělení chladicích jednotek, zvyšují teplotu klikových skříní pístových typů čerpadel před jejich aktivací v chladné podmínky. Samoregulační kabely navíc zajišťují zvýšení teploty jednotlivých skladů potravin, pitné vody a požárních nádrží;
- Ke zvýšení teploty zemského povrchu v různých zemědělských budovách včetně skleníků a budov pro hospodářská zvířata. Díky systémům založeným na elektrických přípojkách schopných automatické regulace je možné s nízkými náklady vytvořit v takových budovách komfortní podmínky ve všech ročních obdobích kalendářního roku, což se dobře odráží v zemědělství jako celku.
Obecná charakteristika a rozdíly samoregulačního kabelu
Samoregulační topné kabely je celá řada topných kabelů a pásek vyvinutá díky polovodičovým nanotechnologiím, jejichž charakteristickým znakem je nezávislá změna výkonu v různých částech stejného segmentu v závislosti na okolní teplotě. Jsou oblíbené při instalaci systémů proti námraze, vytápění potrubí pro domácnost a také ropovodů a plynovodů.
Topné kabely pro nemrznoucí systémy musí splňovat přísná kritéria spolehlivosti a životnosti. V praxi se jako taková spojení nejčastěji používají dva typy elektrických kabelů: odporové a samoregulační.
Odporové kabely s konstantním výkonem jsou utěsněné měděné jádro, které má odolnost celého obvodu proti stejnosměrnému proudu (tzv. ohmický odpor) a je pokryto speciálním ochranným pláštěm. Toto jádro současně hraje roli žhavícího prvku.Taková spojení mají specifickou délku a jejich schopnost uvolňovat tepelnou energii nijak nesouvisí s teplotou vzduchu.
U samoregulačních kabelů působí vodivá matrice na bázi uhlíkového polymeru jako topný článek, schopný měnit takovou charakteristiku, jako je vodivost v závislosti na okolní teplotě. Kabel přiděluje optimální topný výkon přesně tam, kde a kdy je potřeba. Při poklesu okolní teploty se uvolňuje více tepla. A naopak, když teplota stoupá, uvolňuje se méně tepla.
S nadměrným zvýšením teploty nebo naopak s jejím nedostatkem nejsou spojeny žádné nevýhody. Navíc díky přítomnosti automatického ovládacího zařízení dochází k velkým úsporám energie. Zejména systémy proti námraze na odporových spojích (konstantní výkon) spotřebují dvojnásobné množství energie než stejné konstrukce na samoregulačním typu připojení. Samonastavitelné systémy doprovodného otápění navíc poskytují maximální bezpečnost a pro extrémní a obtížné podmínky použití se provádějí speciální typy elektrických připojení podle norem Amerického institutu elektrických a elektronických inženýrů a Evropského výboru pro elektrotechnickou normalizaci.
Takový topný systém je mnohem dokonalejší a bezpečnější než odporový a je schopen poskytnout nejoptimálnější režim vytápění i bez dodatečné automatizace. Jeho instalace je pohodlnější, protože kabel lze zkrátit na místě instalace přesně na délku, která je potřebná pro konkrétní účely.
Princip činnosti a konstrukce
Samonastavovací pásky a kabely mění výkon a tvorbu tepla podle teploty atmosféry, tzn. neustále pociťují změny teploty bez dalších senzorů. V důsledku toho mohou mít různá místa připojení kabelů s vyhřívaným předmětem různou teplotu a zařízení a mechanismy sousedící s připojením zvýší svou teplotu v různé míře.
Pro napájení napětí po celé délce samoregulačních pásků bez křížení je zabudován pár měděných lankových vodičů. Jsou napájeny konstantním elektrickým napětím. Mezi vodiče elektřiny je umístěn klíčový prvek kabelu - speciálně vyrobená polovodičová uhlíková polymerní matrice s označením PTC (Positive Temperature Coefficient - Positive Temperature Coefficient). Význam PTC efektu spočívá v tom, že uhlíkový nanomateriál, který tvoří matrici, po dosažení prahové hodnoty změní svůj odpor a uvolní méně energie. Každý výrobce samoregulačních kabelů má svou vlastní unikátní tajnou technologii nebo recept na výrobu matrice (jako každý pekař má recept na výrobu chleba). Kromě toho se recept na saze, ze kterých je matrice vyrobena, liší pro různé typy samregů z hlediska síly a účelu. Během výrobního procesu procházejí saze procesem „zesíťování“ ozařováním urychlovačem elektronových částic. To je nezbytné, aby si matrice zachovala své PTC charakteristiky a stabilitu polymeru během opakovaného zahřívání a chlazení.
Je také známo, že v matricové struktuře jsou kromě grafitových částic přidány malé kovové nanočástice, které vedou proud v celé struktuře. Zahřátá matrice se rozpíná, vodivé kov-grafitové můstky se lámou. V důsledku toho se zvyšuje odpor sekce, klesá proud a klesá tvorba tepla. Během ochlazování dochází k opačnému procesu: matrice se smršťuje, počet komunikačních kanálů mezi vodivými kovovými nanočásticemi se zvětšuje, odpor pohonné jednotky se snižuje a výroba energie a tepla se zvyšuje.
Ochranná vnitřní izolace z Polyolefinu nebo Fluoropolymeru chrání matrici před opotřebením a vlhkostí a doplňkový kovový oplet plní funkci mechanické ochrany a zároveň uzemnění. Vnější plášť kabelu je rovněž potažen polyolefinem nebo fluorpolymerem. V případě potřeby jsou do pláště doplněny prvky odolné proti UV záření, pokud je kabel určen k umístění na otevřeném slunci.
Při připojení samoregulačního elektrického kabelu do sítě matrice svítí po celé délce. Poté v závislosti na množství ohřevu nastává rovnováha, tzn. různé křižovatky přidělují jinou hodnotu tepelnou energetickou kapacitu.
Princip fungování samoregulačního kabelu
Ceny topných trubek v našem katalogu
Ceny střešního vytápění v našem katalogu
Viz také: Jak vybrat kabel pro ohřev potrubí
Princip fungování samoregulačního topného kabelu
Konstrukce samoregulačního topného kabelu
Samoregulační kabely byly vyvinuty především pro účely ohřevu vodovodního potrubí, kanalizačního potrubí, ale i svodů a žlabů. První samoregulační matricový topný kabel byl vyvinut společností Pentair Thermal Management před více než 30 lety a od té doby je prodáván pod značkou RayChem.
Princip fungování samoregulačního topného kabelu
Charakteristickým rysem samoregulačního topného kabelu je vlastnost vnitřní tepelné stabilizace, díky které je teplota těla kabelu vždy konstantní (například 65, 120 nebo 190 ° C, v závislosti na typu kabelu), a moc je podmíněná. Ve skutečnosti je vodivou matricí samoregulačního topného kabelu termistor PTC (Positive Temperature Coefficient) - rezistor s kladným teplotním koeficientem, tzn. jeho odpor se s rostoucí teplotou rychle zvyšuje.
Materiál samoregulační polovodičové matrice obsahuje elektricky vodivé částice, které jsou při nízké teplotě blíže k sobě a tvoří tak vodivé dráhy mezi prameny. Když teplota stoupá, částice se od sebe oddělují v důsledku tepelné roztažnosti a počet vodivých cest se snižuje. V důsledku toho se zvyšuje odpor mezi vodiči a v důsledku toho klesá elektrický výkon. Při poklesu okolní teploty je dosaženo opačného efektu.
Jinými slovy, tepelný výkon samoregulačního kabelu se mění s teplotou. Když teplota jím ohřívaného předmětu stoupá, tepelný výkon kabelu klesá a naopak. V určitém okamžiku, kdy se tepelný výkon kabelu rovná tepelným ztrátám vytápěného objektu, nastává termodynamická rovnováha. Pokud se změní okolní teplota, kabel na to zareaguje udržováním konstantní teploty vytápěného předmětu.
Samoregulační kabel tak na rozdíl od odporových typů nikdy nedochází k lokálnímu přehřátí a neshoří. Druhou výhodou samoregulačního kabelu je, že jej lze zkrátit na libovolnou délku, od 0,5 do 150 metrů.
Konstrukce samoregulačního topného kabelu
Topná část je tvořena dvěma pocínovanými měděnými vodiči (A) naplněnými speciální směsí grafitu a polovodičových polymerů, které tvoří samoregulační polovodičovou matrici (B). Měděné vodiče se navzájem nedotýkají, ale jsou uzavřeny prostřednictvím matrice, která je topným článkem. Topná část je izolována fluoropolymerovým termoplastem (C), který je výbornou ochranou proti vodě. Následuje pocínovaný štít (D) pro uzemnění a mechanickou ochranu.Materiál vnějšího pláště (E) má několik typů v závislosti na vnějších korozně-chemických provozních podmínkách modelu samoregulačního topného kabelu. Při provozu v jednoduchých podmínkách se používá plášť vyrobený z polyolefinové (P) plastové směsi. V obtížných provozních podmínkách (kondenzát, kyselé páry, koroze, vodní kámen, ultrafialové záření) se používá fluoropolymer (F). Technologie radiačního síťování se používá ke zpracování matrice a vnějšího pláště samoregulačního kabelu, což umožňuje dosáhnout stejné úrovně tepelného smrštění jako u zesíťovaného polyetylénu.
Klíčová slova: ochrana proti námraze, vytápění potrubí, samoregulační kabel, vytápění střechy
Typy a typy samregů
Domácí elektrické topné systémy využívají především nízkoteplotní samoregulační kabel, který snese zahřátí až do 85 C. Středoteplotní a vysokoteplotní kabely mají výrazně vyšší tepelnou odolnost a obvykle se používají v těžebním a zpracovatelském průmyslu.
Podle účelu jsou samoregulační kabely a pásky klasifikovány:
- Pro vytápění potrubí pro domácnost;
- Pro systémy proti námraze (vyhřívání střech, okapů, cest, plošin);
- Pro průmyslové vytápění (vytápění ropovodů a plynovodů, průmyslových nádrží).
Podle přítomnosti stínícího opletu se kabely dělí na:
- Stíněné - s ochranným uzemňovacím stíněním;
- Nestíněné - bez ochranného opletu a uzemnění.
Kvůli přítomnosti stínění se cena kabelu zvyšuje dvakrát, proto v běžných domácích topných místech, která nejsou vystavena mechanickému namáhání a mají malý kontakt s osobou, je racionální zakoupit nestíněnou verzi.
Pokud jde o lineární výkon (výkon na 1 lineární metr), existují následující hlavní typy:
- 10 W/m - pro vytápění uvnitř potrubí;
- 15 W/m - pro vytápění vnitřních a vnějších potrubí;
- 24 W/m - vytápění střech, cest, mimo potrubí;
- 30 W/m – vytápění střech, potrubí a systémů proti námraze;
- 40 W/m – vytápění střech, okapů, úžlabí, protinámrazové systémy.
Existuje také klasifikace podle typu vnějšího pláště:
- S potravinářským obalem - pro ohřev uvnitř vodovodního potrubí a kanalizace;
- S UV ochranou - pro umístění na střechy a místa, kde je hodně ultrafialového záření vyzařovaného sluncem.
Montážní vlastnosti
Hlavní součástí instalace samoregulačního kabelu je jeho spojení a připojení k výkonové části. Pro samostatnou výrobu těchto děl stačí striktně dodržovat pokyny, které jsou součástí instalačních sad, a co je nejdůležitější, respektovat tak nebezpečný jev, jako je elektřina.
Ke spojení samoregulačního kabelu budete potřebovat:
- Sada tepelně smršťovacích a krimpovacích koncovek;
- Kleště;
- Stavební vysoušeč vlasů (v extrémních případech si vystačíte se zapalovačem);
- Papírnictví nebo ostře nabroušený nůž pro domácnost, malé velikosti;
- Napájecí vodič (dvoužilový - pro kabel bez opletu; třížilový - pro kabel s opletením).
Nejprve je třeba připravit třížilový (dvoužilový) napájecí kabel, opatrně odstranit část vnější izolace a z izolátoru každého vodiče odstranit vrstvu dlouhou asi 1 cm. Hlavní izolace o délce asi 5 cm se odstraní z topného drátu nožem.síto se musí rozkroutit a poté znovu stočit na 1 jádro. Bude sloužit k uzemnění.
Ustoupíme-li od okraje kabelu o 2 cm, odstraníme dvojitou izolační vrstvu, pod kterou je samoregulační černá matrice. Musí se také vyříznout ostrým nožem, ponechat pouze 2 měděné dráty dlouhé asi 1 - 1,5 cm, očištěné.
Na třížilovém napájecím kabelu je nutné ohnout opačným směrem žlutozelený vodič, který poslouží k připojení země.Potom se zkroucený oplet zemnícího vodiče připojí ke žlutozelenému vodiči a upevní se smršťovací bužírkou o větším průměru. K tomu se na odříznutou trubičku nasadí topné těleso a toto místo se vyhřívá fénem, dokud se struktura úplně nestáhne.
Další dva vodiče jsou připojeny ke 2 měděným vodičům topného kabelu. Vodiče se připojují tímto způsobem: z instalační sady vezmeme krimpovací návleky a tyto návleky nasadíme na jedné straně na měděné vodiče topného kabelu a na druhé na holou část silového vodiče a poté je nalisujeme. s kleštěmi.
Poté, co jsou dva hlavní dráty bezpečně upevněny izolovanými průchodkami, se na spoj nasadí smršťovací bužírka o menším průměru a zahřívá se fénem nebo zapalovačem, dokud se nezmenší objem. Během procesu zahřívání se z trubky uvolňuje lepidlo, což vám umožní bezpečně upevnit kabelové připojení.
Druhý konec samonastavovací pásky musí být také izolován zbývajícím teplem smrštitelným materiálem. Chcete-li to provést, musíte kabel zkrátit na polovinu podélně 0,5-1 cm a snažit se nevystavovat měděné dráty podél kabelu. Poté musí být jedna z výsledných polovin řezána nožem a druhá ponechána v této podobě. To se provádí za účelem vyloučení vzájemného uzavření měděných drátů. Poté se na konec kabelu nanese tepelně smrštitelný materiál a zahřeje se fénem. Špičku můžete také zamáčknout kleštěmi pro pevné spojení.
Připojení topného tělesa je dokončeno a můžete jej nainstalovat jako hlavní prvek systému proti námraze.
Tipy pro výběr
Při výběru samoregulačního kabelu se nemusíte vždy orientovat na cenu. Je potřeba zvážit, k čemu ho budete používat a v jakých podmínkách bude provozován. Zde je několik věcí, které byste před nákupem měli vědět:
- Kabelové napájení. K ohřevu potrubí zvenčí se obvykle používají kabely 16-30 W / m.r.m., pokud kabel ohřívá potrubí zevnitř, stačí 10-15 W lineárního výkonu. Pro střechy a odtoky se obvykle používají samregy s výkonem 30-40 W / m.r.m.;
- UV ochranný obal. Pokud bude kabel ležet na otevřeném slunci a bude ovlivněn UV zářením, musíte si koupit kabel s UV ochranou;
- Mletý cop. Samoregulační kabely se prodávají s nebo bez zemnícího opletení (stínění). Cena kabelu bez "země" je cca 1,5-2x levnější. Je vhodné použít pro vytápění potrubí, které jdou do země, studní, na střechy. Nejdůležitější je spojit tento kabel spolehlivým lepicím těsněním, aby byla zajištěna ochrana proti vniknutí vody. Kabel se stíněním je však bezpečnější, ale mnohem dražší, což není vždy opodstatněné, zejména proto, že mají stejnou samoregulační topnou matrici. Určuje životnost kabelu a v tomto ohledu se stejný kabel z hlediska životnosti bude výrazně lišit v ceně;
startovací výkon. Při zapnutí jakéhokoli samoregulačního kabelu je jeho spotřeba energie vyšší než jmenovitá. U kvalitního samoregulačního drátu se výkon zvýší o 20–50 %, u samregu nízké kvality (obvykle vyrobeného v Číně) může startovací výkon občas „vylétnout“. To ukazuje na nestabilitu matrice a její křehkost. Také kabel nízké kvality vyžaduje výkonnější napájecí stroje;
- vzduchové dutiny. Při nákupu je potřeba kabel zmáčknout prsty a vést je po délce. Nekvalitní kabel není vyroben podle norem a budou v něm cítit vzduchové dutiny. Vznikne pocit, že vnější plášť zaostává za vnitřními částmi kabelu. A naopak, pokud se odladí výrobní proces, dodrží se technologie, pak vnější plášť pevně sedí na kabelu a tvoří s ním jeden celek;
- Tloušťka. Samoregulační kabel je obvykle asi 1 cm široký a 3-4 mm silný.Na trzích v Minsku a v regionech prodejci, kteří se snaží přilákat kupujícího „červenou“ cenou, proklouznou čínský kabel. Jde o to, že jeho šířka je o něco více než 0,5 cm. Při takové tloušťce je plocha generovaného tepla mnohem menší a takový samreg je mnohem méně účinný. A pokud matrice, která je 2krát menší, vydává podobné teplo, pak je její životnost krátkodobá. Navíc existuje možnost, že se časem mohou přívodní vodiče vzájemně uzavřít kvůli tomu, že se topná matrice na některých místech roztaví nebo zhroutí.
Výhody a nevýhody samoregulačních topných systémů
výhody:
Žádné přehřívání. Samoregulační tepelné kabely lze vzájemně překrývat bez rizika jejich přehřátí. Jejich vzájemné protnutí neškodí
To má nemalý význam pro regulační a uzamykací mechanismy, například když je potřeba namotat ventil na potrubí. Stává se také, že topný kabel v systémech proti námraze je pokryt nečistotami, listím a jinými nečistotami.
V tomto případě obvyklý rezistor vyhoří, zatímco samregy budou spolehlivě fungovat;
Snadné řezání. Takové kabely lze z běžného pole nařezat na požadovanou délku ihned na místě „v terénu“. To poskytuje dodatečnou flexibilitu, když plány neodpovídají "skutečné" situaci na místě. Taková spojení lze rozdělit na kusy požadované délky o maximální délce 0,7 - 0,15 km (v závislosti na typu samregu). Naproti tomu odporové kabely mají přesně definovanou délku;
Samonastavování. Během provozu není nutné instalovat složité vícekanálové regulátory teploty, protože kabel po dosažení určité prahové teploty prudce sníží výkon. Tento režim je ideální pro systémy proti námraze, kde je často velmi obtížné udržet požadovanou teplotu po celé délce úseku. Samreg sám najde vhodnou teplotu pro každou zónu;
Úspora elektřiny. Samoregulační kabel je díky bodovému výdeji tepla tam, kde je potřeba a minimálnímu výdeji tepla v místech, která nevyžadují vytápění, mnohem ekonomičtější než odporový. V systémech proti námraze je odporový kabel obvykle připojen k jednomu teplotnímu čidlu a generuje teplo tam, kde je čidlo umístěno a kde je potřeba vytápění, a v místech, kde to není potřeba.
nedostatky:
startovací výkon. Při instalaci je třeba mít na paměti, že počáteční napětí může být maximálně dvojnásobek provozního jmenovitého napětí a napájecí síť si s tím musí poradit. Obdobná situace se vyvíjí s výběrem řídicího zařízení vhodného výkonu;
- Omezený odvod tepla. Tímto připojením je nemožné v krátké době zvýšit teplotu v místnosti. Když se místnost zahřeje, výkon kabelu klesne a přestane topit okolní místnost stejně intenzivně;
- Relativně vysoké náklady. Cena za 1 běžný metr samoregulačního kabelu je 2-3x vyšší než u kabelu s konstantním napájením. To může spotřebitele, který problematice nerozumí, okamžitě vyděsit. Pokud spočítáme úsporu energie a další výhody, pak je takový převis ceny zcela oprávněný;
- Relativně malá délka jednoho úseku. V závislosti na typu kabelu nesmí maximální délka samoregulačního kabelu překročit 65-120 metrů. Rezistory jsou mnohonásobně delší. To ukládá úkol instalovat další napájecí body;
- Omezená životnost. Takový kabel v průměru vydrží asi 10-15 let. Dále jeho matrice začíná degradovat a výrazně snižuje výkon až na 0.
