Princip rada samoregulirajućeg grijaćeg kabela

Primjena u nacionalnoj ekonomiji

Za povećanje temperature u unutarnjem dijelu cjevovoda svježe pitke vode koriste se spojevi, čija je higijenska sigurnost potvrđena posebnim dokumentom. Takvi se kabeli postavljaju pomoću posebnih žlijezda i međusobno djeluju s tekućinom za piće. To su profilni spojevi koje su odobrile organizacije koje kontroliraju sigurnost okoliša;

Za zaštitu od stvaranja leda na stubištima, igralištima, parkiralištima, uređajima za podizanje invalidskih kolica kako bi se izbjegle razne ozljede ljudi, koriste se i odgovarajući sustavi za povećanje temperature;

Za zaštitu krova i njegovih elemenata od hladnoće, za suzbijanje zaleđivanja sustava za uklanjanje vode s krova. Ugradnja kabela može spriječiti stvaranje ledene kore i ledenica. Ako se ovi koraci ne poduzmu, može doći do oštećenja krova, cijevi za odvod vode, kabelske mreže. Od pada ledenih tvorevina s krova može se napraviti šteta kako na imovini tako i na životu ili zdravlju ljudi;

U plinskoj, kemijskoj i naftnoj industriji za povećanje temperature unutar cijevi u hladnoj atmosferi (kako bi se spriječilo njihovo zaleđivanje); povećati temperaturu cijevi kako bi se povećala propusnost tvari koje prolaze kroz njih (kako bi se spriječila pojava vrlo gustih formacija i suženja koja ometaju propusnost);

Za regulaciju temperature spremnika s proizvodima naftne industrije (ulje, bitumen, katran itd.). Isto vrijedi i za kemijski aktivne otopine, tvari itd. Sigurnosne mjere omogućuju sprječavanje oštećenja imovine;

U prehrambenoj industriji povećavaju temperaturu odvodnih cijevi rashladnih uređaja, stvaraju isparavanje u rashladnim jedinicama, zagrijavaju odvodne ladice iz odjeljaka rashladnih uređaja, povećavaju temperaturu kućišta radilica klipnih tipova pumpi prije nego što se aktiviraju u hladnim uvjetima. Osim toga, samoregulirajući kabeli izvode porast temperature pojedinačnih skladišta hrane, slatke vode i vatrogasnih spremnika;
Za povećanje temperature zemljine površine u raznim poljoprivrednim zgradama, uključujući staklenike i stočarske objekte. Zahvaljujući sustavima baziranim na električnim priključcima koji su sposobni za automatsku regulaciju, moguće je, uz niske troškove, stvoriti ugodne uvjete u takvim zgradama tijekom svih godišnjih doba kalendarske godine, što se dobro odražava na poljoprivrednu industriju u cjelini.

Opće karakteristike i razlike samoregulirajućeg kabela

Samoregulirajući grijaći kabeli cijela je linija grijaćih kabela i traka razvijenih zahvaljujući poluvodičkim nanotehnologijama, čija je prepoznatljivost neovisna promjena snage u različitim dijelovima istog segmenta ovisno o temperaturi okoline. Popularni su kod ugradnje sustava protiv zaleđivanja, grijanja kućanskih cijevi, kao i naftovoda i plinovoda.

Grijaći kabeli za sustave protiv smrzavanja moraju ispunjavati stroge kriterije za pouzdanost i vijek trajanja. U praksi se kao takve veze najčešće koriste dvije vrste električnih kabela: otporni i samoregulirajući.

Otporni kabeli konstantne snage su zapečaćena bakrena jezgra koja ima otpornost cijelog kruga na istosmjernu struju (tzv. omski otpor) i prekrivena je posebnim zaštitnim omotačem. Ova jezgra istodobno igra ulogu užarenog elementa.Takvi spojevi imaju određenu duljinu, a njihova sposobnost oslobađanja toplinske energije ni na koji način nije povezana s temperaturom zraka.

Za samoregulirajuće kabele, vodljiva matrica na bazi ugljičnog polimera djeluje kao grijaći element, sposoban promijeniti takvu karakteristiku kao što je vodljivost ovisno o temperaturi okoline. Kabel dodjeljuje optimalnu snagu grijanja točno tamo i kada je to potrebno. Kako temperatura okoline pada, oslobađa se više topline. Suprotno tome, kako temperatura raste, oslobađa se manje topline.

Nema nedostataka povezanih s prekomjernim povećanjem temperature ili, obrnuto, s njegovim nedostatkom. Osim toga, zbog prisutnosti uređaja za automatsko upravljanje, stvaraju se velike uštede energije. Konkretno, sustavi protiv zaleđivanja na otpornim vezama (konstantne snage) troše dvostruko više energije od istih struktura na samoregulirajućim vrstama veza. Osim toga, samopodešavajući sustavi praćenja topline pružaju maksimalnu sigurnost, a za ekstremne i teške uvjete korištenja izrađuju se posebne vrste električnih priključaka prema standardima Američkog instituta inženjera elektrotehnike i elektronike i Europskog odbora za elektrotehničku standardizaciju.

Takav sustav grijanja mnogo je savršeniji i sigurniji od otpornog i sposoban je osigurati najoptimalniji način grijanja čak i bez dodatne automatizacije. Njegova instalacija je praktičnija jer se kabel može rezati na mjestu ugradnje točno na duljinu koja je potrebna za određene svrhe.

Princip rada i dizajn

Samopodešavajuće trake i kabeli mijenjaju proizvodnju snage i topline prema temperaturi atmosfere, t.j. stalno osjećaju temperaturne promjene bez ikakvih dodatnih senzora. Kao rezultat toga, različite točke spajanja kabela s grijanim predmetom mogu imati različitu temperaturu, a uređaji i mehanizmi koji se nalaze uz vezu povećat će svoju temperaturu u različitoj mjeri.

Za opskrbu naponom cijelom dužinom samoregulirajućih traka, bez križanja, ugrađen je par bakrenih žičanih vodiča. Napajaju se stalnim električnim naponom. Između vodiča električne energije postavljen je ključni element kabela - posebno izrađena poluvodička ugljikova polimerna matrica s oznakom PTC (Positive Temperature Coefficient - Positive Temperature Coefficient). Značenje PTC efekta je da ugljikov nanomaterijal koji čini matricu, kada se dosegne granična vrijednost, mijenja svoj otpor i oslobađa manje snage. Svaki proizvođač samoregulirajućih kabela ima svoju jedinstvenu tajnu tehnologiju ili recept za proizvodnju matrice (kao što svaki pekar ima recept za pravljenje kruha). Štoviše, recept za čađu, od koje je napravljena matrica, razlikuje se za različite vrste samrega po snazi i namjeni. Tijekom proizvodnog procesa, čađa prolazi kroz proces "poprečnog povezivanja" zračenjem akceleratorom elektronskih čestica. To je potrebno kako bi se pomoglo matrici da zadrži svoje PTC karakteristike i stabilnost polimera tijekom ponovnog zagrijavanja i hlađenja.

Također je poznato da se u matričnu strukturu, osim čestica grafita, dodaju i male metalne nanočestice za provođenje struje unutar cijele strukture. Zagrijana matrica se širi, vodljivi metalno-grafitni mostovi pucaju. Kao rezultat toga, otpor sekcije se povećava, struja se smanjuje, a stvaranje topline se smanjuje. Tijekom hlađenja događa se obrnuti proces: matrica se skuplja, broj komunikacijskih kanala između vodljivih metalnih nanočestica postaje veći, otpor pogonske jedinice se smanjuje, a proizvodnja energije i topline se povećava.

Zaštitna unutarnja izolacija od Poliolefina ili Fluoropolimera štiti matricu od trošenja i vlage, a dodatna metalna pletenica istovremeno obavlja funkciju mehaničke zaštite i uzemljenja. Vanjski omotač kabela također je obložen poliolefinom ili fluoropolimerom. Ako je potrebno, u plašt se dodaju elementi otporni na UV zračenje, ako je kabel predviđen za izlaganje na otvorenom suncu.

Kada je samoregulirajući električni kabel spojen na mrežu, matrica svijetli cijelom dužinom. Tada, ovisno o količini zagrijavanja, dolazi do ravnoteže, t.j. različiti spojevi će dodijeliti različitu vrijednost kapacitet toplinske energije.

Princip rada samoregulirajućeg kabela

Cijene cijevi za grijanje u našem katalogu

Cijene krovnog grijanja u našem katalogu

Vidi također: Kako odabrati kabel za grijanje cijevi

Princip rada samoregulirajućeg grijaćeg kabela

Izrada samoregulirajućeg grijaćeg kabela

Samoregulirajući kabeli razvijeni su prvenstveno za potrebe grijanja vodovodnih, kanalizacijskih cijevi, kao i odvodnih cijevi i oluka. Prvi samoregulirajući matrični grijaći kabel razvio je Pentair Thermal Management prije više od 30 godina i od tada se prodaje pod brendom RayChem.

Princip rada samoregulirajućeg grijaćeg kabela

Posebnost samoregulirajućeg grijaćeg kabela je svojstvo unutarnje toplinske stabilizacije, zbog čega je temperatura tijela kabela uvijek konstantna (na primjer, 65, 120 ili 190 ° C, ovisno o vrsti kabela), a vlast je uvjetna. Zapravo, vodljiva matrica samoregulirajućeg grijaćeg kabela je PTC (Positive Temperature Coefficient) termistor - otpornik s pozitivnim temperaturnim koeficijentom, t.j. njegov otpor brzo raste s porastom temperature.

Materijal samoregulirajuće poluvodičke matrice uključuje električno vodljive čestice koje su bliže jedna drugoj pri niskoj temperaturi i tako tvore vodljive staze između niti. Kada temperatura poraste, čestice se odvajaju jedna od druge zbog toplinskog širenja i smanjuje se broj vodljivih puteva. Kao rezultat toga, otpor između vodiča raste i, sukladno tome, električna snaga se smanjuje. Kada se temperatura okoline smanji, postiže se suprotan učinak.

Drugim riječima, toplinski učinak samoregulirajućeg kabela varira s temperaturom. Kada temperatura predmeta koji se njime grije raste, toplinska snaga kabela se smanjuje i obrnuto. U određenom trenutku, kada toplinska snaga kabela postane jednaka toplinskim gubicima grijanog objekta, dolazi do termodinamičke ravnoteže. Ako se temperatura okoline promijeni, kabel će na to reagirati održavanjem konstantne temperature grijanog predmeta.

Dakle, samoregulirajući kabel, za razliku od otpornih tipova, nikada ne doživljava lokalno pregrijavanje i ne izgara. Druga prednost samoregulirajućeg kabela je da se može rezati na bilo koju duljinu, od 0,5 do 150 metara.

Izrada samoregulirajućeg grijaćeg kabela

Grijaći dio je izrađen od dva pokositrena bakrena vodiča (A) ispunjena posebnom mješavinom grafita i poluvodičkih polimera, koji tvore samoregulirajuću poluvodičku matricu (B). Bakreni vodiči se ne dodiruju, već su zatvoreni kroz matricu, koja je grijaći element. Grijaći dio je izoliran fluoropolimernim termoplastom (C), što je izvrsna zaštita od vode. Slijede pokalajni štit (D), za uzemljenje i mehaničku zaštitu.Materijal vanjskog omotača (E) ima nekoliko vrsta ovisno o vanjskim korozijsko-kemijskim radnim uvjetima modela samoregulirajućih grijaćih kabela. Kod rada u jednostavnim uvjetima koristi se omotač od poliolefinske (P) plastične mase. U teškim radnim uvjetima (kondenzat, kisele pare, korozija, kamenac, ultraljubičasto), koristi se fluoropolimer (F). Tehnologija umrežavanja radijacijom koristi se za obradu matrice i vanjskog omotača samoregulirajućeg kabela, što omogućuje postizanje iste razine toplinskog skupljanja kao kod umreženog polietilena.

Ključne riječi: zaštita od zaleđivanja, grijanje cijevi, samoregulacijski kabel, krovno grijanje

Vrste i vrste samregova

Domaći električni sustavi grijanja uglavnom koriste niskotemperaturni samoregulirajući kabel, koji može izdržati zagrijavanje do 85 C. Srednjetemperaturni i visokotemperaturni kabeli imaju znatno veću toplinsku otpornost i obično se koriste u rudarskoj i proizvodnoj industriji.

Prema namjeni, samoregulirajući kabeli i trake klasificirani su:

Za grijanje kućanskih cijevi;
Za sustave protiv zaleđivanja (grijanje krovova, oluka, staza, platformi);
Za industrijsko grijanje (grijanje naftovoda i plinovoda, industrijskih spremnika).

Prema prisutnosti zaštitne pletenice, kabeli se dijele na:

Oklopljeni - sa zaštitnim zaslonom za uzemljenje;
Neoklopljeno - bez zaštitne pletenice i uzemljenja.

Zbog prisutnosti zaslona, cijena kabela raste 2 puta, stoga je u običnim kućnim grijaćim mjestima koja nisu podvrgnuta mehaničkom naprezanju i imaju malo kontakta s osobom, racionalno je kupiti neoklopljenu verziju.

Što se tiče linearne snage (snaga po 1 linearnom metru), postoje sljedeće glavne vrste:

10 W/m - za grijanje unutar cijevi;
15 W/m – za grijanje unutarnjih i vanjskih cijevi;
24 W/m - grijanje krovova, staza, izvan cijevi;
30 W/m – grijanje krovova, cijevi i sustava protiv zaleđivanja;
40 W/m – grijanje krovova, oluka, dolina, sustava protiv zaleđivanja.

Postoji i klasifikacija prema vrsti vanjske ljuske:

S kućištem za hranu - za grijanje unutar vodovodnih cijevi i kanalizacije;
S UV zaštitom - za postavljanje na krovovima i mjestima gdje ima puno ultraljubičastog zračenja koje emitira sunce.

Značajke montaže

Glavni dio instalacije samoregulirajućeg kabela je njegovo spajanje i spajanje na energetski dio. Za samostalnu proizvodnju ovih radova dovoljno je strogo slijediti upute koje su uključene u instalacijske setove i, što je najvažnije, poštivati takav nesigurni fenomen kao što je struja.

Da biste spojili samoregulirajući kabel, trebat će vam:

Skup termoskupljajućih i stisnutih terminala;
Kliješta;
Građevinsko sušilo za kosu (u ekstremnim slučajevima, možete proći s upaljačem);
Dopisnica ili oštro naoštreni nož za kućanstvo, male veličine;
Žica za napajanje (dvožilna - za kabel bez pletenice; trožilna - za kabel s pletenicom).

Najprije morate pripremiti trožilni (dvožilni) strujni kabel, pažljivo ukloniti dio vanjske izolacije i ukloniti sloj dužine oko 1 cm sa izolatora svake žice. Ukloni se glavna izolacija duljine oko 5 cm od žice za grijanje nožem.zaslon se mora odvrnuti, a zatim ponovno uvrnuti u 1 jezgru. Koristit će se za uzemljenje.

Odmaknuvši se od ruba kabela za 2 cm, uklanjamo dvostruki izolacijski sloj ispod kojeg se nalazi samoregulirajuća crna matrica. Također se mora izrezati oštrim nožem, ostavljajući po njemu samo 2 bakrene žice dužine oko 1 - 1,5 cm, očišćene.

Na trožilnom kabelu za napajanje potrebno je u suprotnom smjeru saviti žuto-zelenu žicu koja će služiti za spajanje uzemljenja.Zatim se upletena pletenica žice za uzemljenje povezuje sa žuto-zelenom žicom i fiksira termoskupljajućom cijevi većeg promjera. Da biste to učinili, grijaći element stavlja se na odrezanu malu cijev i to mjesto se zagrijava sušilom za kosu dok se struktura potpuno ne skupi.

Druge dvije žice spojene su na 2 bakrena vodiča grijaćeg kabela. Žice se spajaju na ovaj način: iz instalacijskog kompleta uzimamo čahure za uvijanje i stavljamo te navlake na bakrene vodiče grijaćeg kabela s jedne strane, a na goli dio strujne žice s druge strane, a zatim ih savijamo kliještima.

Nakon što su dvije glavne žice čvrsto pričvršćene izoliranim čahurama, na spoj se stavlja termoskupljajuća cijev manjeg promjera i zagrijava se sušilom za kosu ili upaljačem do smanjenja volumena. Tijekom zagrijavanja, ljepilo se oslobađa iz cijevi, što vam omogućuje da sigurno pričvrstite žičanu vezu.

Drugi kraj samopodešavajuće trake također mora biti izoliran preostalim toplinskim skupljanjem. Da biste to učinili, trebate prepoloviti kabel po dužini 0,5-1 cm, pokušavajući ne izložiti bakrene žice duž kabela. Zatim se jedna od dobivenih polovica mora rezati nožem, a druga ostaviti u ovom obliku. To se radi kako bi se isključilo međusobno zatvaranje bakrenih žica. Zatim se na kraj kabela stavlja toplinski skupljač i zagrijava se sušilom za kosu. Također možete stisnuti vrh kliještima za čvrsto spajanje.

Spajanje grijaćeg elementa je završeno i možete ga ugraditi kao glavni element sustava protiv zaleđivanja.

Savjeti za odabir

Prilikom odabira samoregulirajućeg kabela, ne morate se uvijek usredotočiti na cijenu. Morate razmisliti za što ćete ga koristiti i u kojim uvjetima će raditi. Evo nekoliko stvari koje treba znati prije kupnje:

Snaga kabela. Za zagrijavanje cijevi izvana obično se koriste kabeli od 16-30 W / m.r.m., ako kabel zagrijava cijev iznutra, tada je dovoljno 10-15 W linearne snage. Za krovove i oluke obično se koriste samregovi snage 30-40 W / m.r.m.;
UV zaštitna školjka. Ako će kabel ležati na otvorenom suncu i na njega će utjecati UV zračenje, tada morate kupiti kabel s UV zaštitom;
Mljevena pletenica. Samoregulirajući kabeli se prodaju sa ili bez uzemljivača (ekrana). Cijena kabela bez "uzemljenja" je oko 1,5-2 puta jeftinija. Preporučljivo je koristiti ga za cijevi za grijanje koje idu u zemlju, bunare, na krovovima. Najvažnije je spojiti ovaj kabel pouzdanom ljepljivom brtvom kako bi se osigurala zaštita od prodora vode. Kabel sa zaslonom je ipak sigurniji, ali puno skuplji, što nije uvijek opravdano, pogotovo jer imaju istu samoregulirajuću matricu grijanja. Određuje trajnost kabela i s tim u vezi, isti kabel u smislu vijeka trajanja ozbiljno će se razlikovati u cijeni;

početna snaga. Kada je bilo koji samoregulirajući kabel uključen, njegova je potrošnja energije veća od nazivne. Za kvalitetnu samoregulirajuću žicu, snaga se povećava za 20-50%, za samreg niske kvalitete (obično proizveden u Kini), početna snaga ponekad može "poletjeti". To ukazuje na nestabilnost matrice i njezinu krhkost. Također, kabel niske kvalitete zahtijeva snažnije strojeve za napajanje;

zračne šupljine. Prilikom kupnje potrebno je prstima stisnuti kabel i provući ih duž njegove duljine. Kabel niske kvalitete nije izrađen prema standardima i unutar njega će se osjetiti zračne šupljine. Bit će osjećaj da vanjski omotač zaostaje za unutarnjim dijelovima kabela. I, naprotiv, ako je proizvodni proces otklonjen, tehnologija se prati, tada vanjski omotač čvrsto sjedi na kabelu, čini jedinstvenu cjelinu s njim;
Debljina. Samoregulirajući kabel je obično širine oko 1 cm i debljine 3-4 mm.Na tržištima Minska iu regijama, prodavači, pokušavajući privući kupca "crvenom" cijenom, uvlače kineski kabel. Dolazi do toga da je njegova širina nešto veća od 0,5 cm. S takvom debljinom, površina generirane topline je znatno manja i takav samreg je puno manje učinkovit. A ako matrica, koja je 2 puta manja, emitira sličnu toplinu, tada je njezin život kratkotrajan. Osim toga, postoji mogućnost da se s vremenom dovodne žice mogu zatvoriti jedna s drugom zbog činjenice da se na nekim mjestima grijaća matrica topi ili sruši.

Prednosti i nedostaci samoregulirajućih sustava grijanja

prednosti:

Nema pregrijavanja. Samoregulirajući toplinski kabeli mogu se preklapati bez opasnosti od pregrijavanja. Njihovo međusobno križanje ne šteti

To je od velike važnosti za mehanizme regulacije i zaključavanja, na primjer, kada je potrebno zamotati ventil na cijev. Također se događa da je grijaći kabel u sustavima protiv zaleđivanja prekriven prljavštinom, lišćem i drugim krhotinama.

U ovom slučaju, uobičajeni otpornik će izgorjeti, dok će samregs raditi pouzdano;

Jednostavnost rezanja. Takvi kabeli mogu se odmah na licu mjesta "na terenu" izrezati iz zajedničkog ležišta na potrebnu duljinu. To daje dodatnu fleksibilnost kada se planovi ne uklapaju u situaciju "stvarnog života" na licu mjesta. Takve veze mogu se podijeliti na komade potrebne duljine s maksimalnom duljinom do 0,7 - 0,15 km (ovisno o vrsti samrega). Nasuprot tome, otporni kabeli imaju dobro definiranu duljinu;

Samopodešavanje. Tijekom rada nije potrebno instalirati složene višekanalne regulatore temperature, jer kabel naglo smanjuje snagu nakon postizanja određene granične temperature. Ovaj način rada idealan je za sustave protiv zaleđivanja, gdje je često vrlo teško održavati željenu temperaturu cijelom dužinom dionice. Samreg sam pronalazi odgovarajuću temperaturu za svaku zonu;

Ušteda električne energije. Zbog točkastog oslobađanja topline gdje je potrebno i minimalnog oslobađanja topline na mjestima koja ne zahtijevaju grijanje, samoregulirajući kabel je puno ekonomičniji od otpornog. U sustavima protiv zaleđivanja, otporni kabel se obično spaja na jedan temperaturni senzor i stvara toplinu tamo gdje se senzor nalazi i grijanje je potrebno, te na mjestima gdje nije potrebno.

Nedostaci:

početna snaga. Prilikom ugradnje mora se imati na umu da početni napon može biti maksimalno dvostruko veći od radnog nazivnog napona, a opskrbna mreža se mora nositi s tim. Slična se situacija razvija s odabirom upravljačke opreme prikladne snage;

Ograničeno rasipanje topline. Nemoguće je podići temperaturu u prostoriji ovom vezom u kratkom vremenu. Kada se prostorija zagrije, snaga kabela opada i on prestaje jednako intenzivno zagrijavati okolnu prostoriju;
Relativno visoka cijena. Cijena po 1 tekućem metru samoregulirajućeg kabela je 2-3 puta veća od cijene kabela za konstantno napajanje. To može odmah uplašiti potrošača koji ne razumije problem. Ako izračunamo uštedu energije i druge prednosti, onda je takav višak cijene sasvim opravdan;
Relativno mala duljina jednog dijela. Ovisno o vrsti kabela, maksimalna duljina samoregulirajućeg kabela ne može biti veća od 65-120 metara. Otpornici su višestruko duži. To nameće zadatak instaliranja dodatnih točaka napajanja;
Ograničeni vijek trajanja. Takav kabel, u prosjeku, traje oko 10-15 godina. Nadalje, njegova matrica počinje degradirati i značajno smanjuje snagu na 0.