Werkingsprincipe van zelfregelende verwarmingskabel:

Toepassing in de nationale economie

Om de temperatuur in het binnenste deel van de leiding voor vers drinkwater te verhogen, worden verbindingen gebruikt waarvan de hygiënische veiligheid wordt bevestigd door een speciaal document. Dergelijke kabels worden geïnstalleerd door middel van speciale wartels en werken samen met drinkvloeistof. Dit zijn profielverbindingen die zijn goedgekeurd door organisaties die de milieuveiligheid controleren;

Om te beschermen tegen de vorming van ijs op trappen, speelplaatsen, parkeerplaatsen, apparaten voor het optillen van rolstoelen om verschillende verwondingen aan mensen te voorkomen, worden ook geschikte systemen voor temperatuurverhoging gebruikt;

Om het dak en zijn elementen te beschermen tegen de kou, om ijsvorming tegen te gaan van systemen voor het verwijderen van water van het dak. Het installeren van een kabel kan de vorming van een ijskorst en ijspegels voorkomen. Als deze maatregelen niet worden genomen, kunnen het dak, de waterafvoerleidingen, het kabelnetwerk worden beschadigd. Door het vallen van ijsformaties van het dak kan schade worden toegebracht aan zowel eigendommen als het leven of de gezondheid van mensen;

In de gas-, chemische en olie-industrie om de temperatuur in leidingen in een koude atmosfeer te verhogen (om ijsvorming te voorkomen); om de temperatuur van leidingen te verhogen om de doorlaatbaarheid van de stoffen die erdoorheen stromen te vergroten (om het verschijnen van zeer dichte formaties en vernauwingen die de doorlaatbaarheid verstoren te voorkomen);

Voor het regelen van de temperatuur van tanks met producten van de olie-industrie (olie, bitumen, teer, enz.). Hetzelfde geldt voor chemisch actieve oplossingen, stoffen, enz. Beveiligingsmaatregelen maken het mogelijk om materiële schade te voorkomen;

In de voedingsindustrie verhogen ze de temperatuur van de afvoerleidingen van koelunits, vormen ze verdamping in koelunits, verwarmen ze de afvoerbakken uit de compartimenten van koelunits, verhogen ze de temperatuur van de carters van zuigerpompen voordat ze worden geactiveerd in koude omstandigheden. Bovendien zorgen zelfregelende kabels voor temperatuurstijging van individuele voedselopslag-, zoetwater- en brandtanks;
Het verhogen van de temperatuur van het aardoppervlak in verschillende agrarische gebouwen, waaronder kassen en stallen. Dankzij systemen op basis van elektrische verbindingen die in staat zijn tot automatische regeling, wordt het mogelijk om tegen lage kosten comfortabele omstandigheden te creëren in dergelijke gebouwen gedurende alle seizoenen van het kalenderjaar, wat goed tot uiting komt in de landbouwsector als geheel.

Algemene kenmerken en verschillen van een zelfregelende kabel

Zelfregelende verwarmingskabels is een hele reeks verwarmingskabels en tapes die zijn ontwikkeld dankzij halfgeleider-nanotechnologieën, met als onderscheidend kenmerk een onafhankelijke verandering in vermogen in verschillende delen van hetzelfde segment, afhankelijk van de omgevingstemperatuur. Ze zijn populair bij het installeren van anti-ijsvormingssystemen, het verwarmen van huishoudelijke leidingen en olie- en gasleidingen.

Verwarmingskabels voor antivriessystemen moeten voldoen aan strenge criteria voor betrouwbaarheid en levensduur. In de praktijk worden twee soorten elektrische kabels het meest gebruikt als dergelijke verbindingen: resistief en zelfregulerend.

Weerstandskabels met constant vermogen zijn een afgedichte koperen kern die weerstand heeft over het hele circuit tegen gelijkstroom (de zogenaamde ohmse weerstand) en is bedekt met een speciale beschermende mantel. Deze kern speelt tegelijkertijd de rol van een gloeiend element.Dergelijke verbindingen hebben een specifieke lengte en hun vermogen om thermische energie af te geven is op geen enkele manier gerelateerd aan de luchttemperatuur.

Voor zelfregelende kabels fungeert een geleidende matrix op basis van een koolstofpolymeer als verwarmingselement, dat een eigenschap als geleidbaarheid kan veranderen afhankelijk van de omgevingstemperatuur. De kabel verdeelt het optimale verwarmingsvermogen precies waar en wanneer het nodig is. Naarmate de omgevingstemperatuur daalt, komt er meer warmte vrij. Omgekeerd, als de temperatuur stijgt, komt er minder warmte vrij.

Er zijn geen nadelen verbonden aan een overmatige temperatuurstijging of, omgekeerd, aan het ontbreken ervan. Bovendien worden door de aanwezigheid van een automatisch regelapparaat grote energiebesparingen gerealiseerd. Met name anti-ijssystemen op resistieve verbindingen (constant in vermogen) verbruiken twee keer zoveel energie dan dezelfde structuren op een zelfregulerend type verbindingen. Bovendien bieden zelfinstellende verwarmingssystemen maximale veiligheid en voor extreme en moeilijke gebruiksomstandigheden worden speciale soorten elektrische verbindingen gemaakt volgens de normen van het American Institute of Electrical and Electronics Engineers en het European Committee for Electrotechnical Standardization.

Een dergelijk verwarmingssysteem is veel perfecter en veiliger dan een resistief systeem en kan zelfs zonder extra automatisering de meest optimale verwarmingsmodus bieden. De installatie is handiger omdat de kabel op de installatieplaats precies op de lengte kan worden gesneden die nodig is voor specifieke doeleinden.

Werkingsprincipe en ontwerp:

Zelfinstellende tapes en kabels veranderen de stroom- en warmteopwekking volgens de temperatuur van de atmosfeer, d.w.z. ze voelen constant temperatuurveranderingen zonder extra sensoren. Hierdoor kunnen verschillende kabelaansluitpunten met een verwarmd object een verschillende temperatuur hebben en zullen apparaten en mechanismen naast de verbinding hun temperatuur in verschillende mate verhogen.

Om spanning te leveren over de gehele lengte van de zelfregelende banden, zonder elkaar te kruisen, is een paar koperen gevlochten geleiders ingebouwd. Ze worden gevoed met een constante elektrische spanning. Tussen de geleiders van elektriciteit is het belangrijkste element van de kabel geplaatst - een speciaal gemaakte halfgeleider koolstofpolymeermatrix met de aanduiding PTC (Positive Temperature Coefficient - Positive Temperature Coefficient). De betekenis van het PTC-effect is dat het koolstofnanomateriaal waaruit de matrix bestaat, bij het bereiken van de drempelwaarde, van weerstand verandert en minder energie afgeeft. Elke zelfregulerende kabelfabrikant heeft zijn eigen unieke geheime technologie of matrixproductierecept (zoals elke bakker een recept heeft voor het maken van brood). Bovendien verschilt het recept voor roet, waarvan de matrix wordt gemaakt, voor verschillende soorten samreg qua kracht en doel. Tijdens het productieproces ondergaat het roet een proces van "verknoping" door bestraling met een elektronendeeltjesversneller. Dit is nodig om de matrix te helpen zijn PTC-eigenschappen en polymeerstabiliteit te behouden tijdens herhaalde verwarming en afkoeling.

Het is ook bekend dat in de matrixstructuur, naast grafietdeeltjes, kleine metalen nanodeeltjes worden toegevoegd om stroom binnen de gehele structuur te geleiden. De verwarmde matrix zet uit, de geleidende metaal-grafietbruggen breken. Als gevolg hiervan neemt de weerstand van de sectie toe, neemt de stroom af en neemt de warmteontwikkeling af. Tijdens het afkoelen vindt het omgekeerde proces plaats: de matrix krimpt, het aantal communicatiekanalen tussen de geleidende metalen nanodeeltjes wordt groter, de weerstand van de voedingseenheid neemt af en de stroom- en warmteopwekking neemt toe.

Beschermende interne isolatie gemaakt van polyolefine of fluorpolymeer beschermt de matrix tegen slijtage en vocht, en een extra metalen omvlechting vervult tegelijkertijd de functie van mechanische bescherming en aarding. De buitenmantel van de kabel is ook gecoat met Polyolefin of Fluoropolymer. Indien nodig worden elementen die bestand zijn tegen UV-straling aan de mantel toegevoegd, als de kabel bedoeld is om in de open zon te worden geplaatst.

Wanneer een zelfregelende elektrische kabel op het netwerk wordt aangesloten, gloeit de matrix over de gehele lengte op. Dan ontstaat er, afhankelijk van de hoeveelheid verwarming, een evenwicht, d.w.z. verschillende kruispunten zullen een andere waarde toewijzen thermische energiecapaciteit:.

Het werkingsprincipe van een zelfregelende kabel

Prijzen voor verwarmingsbuizen in onze catalogus

Prijzen dakverwarming in onze catalogus

Zie ook: Hoe kies je een kabel voor leidingverwarming

Het werkingsprincipe van de zelfregelende verwarmingskabel

Constructie van zelfregelende verwarmingskabel

Zelfregelende kabels zijn voornamelijk ontwikkeld voor het verwarmen van waterleidingen, rioolbuizen, maar ook regenpijpen en goten. De eerste zelfregelende matrixverwarmingskabel werd meer dan 30 jaar geleden ontwikkeld door Pentair Thermal Management en wordt sindsdien op de markt gebracht onder het merk RayChem.

Het werkingsprincipe van de zelfregelende verwarmingskabel

Een onderscheidend kenmerk van een zelfregelende verwarmingskabel is de eigenschap van interne thermische stabilisatie, waardoor de temperatuur van het kabellichaam altijd constant is (bijvoorbeeld 65, 120 of 190 ° C, afhankelijk van het type kabel), en de macht is voorwaardelijk. In feite is de geleidende matrix van een zelfregelende verwarmingskabel een PTC-thermistor (Positive Temperature Coefficient) - een weerstand met een positieve temperatuurcoëfficiënt, d.w.z. de weerstand neemt snel toe met toenemende temperatuur.

Het materiaal van de zelfregulerende halfgeleidermatrix bevat elektrisch geleidende deeltjes die bij lage temperatuur dichter bij elkaar liggen en zo geleidingspaden tussen de strengen vormen. Wanneer de temperatuur stijgt, scheiden de deeltjes door thermische uitzetting van elkaar en neemt het aantal geleidingspaden af. Als gevolg hiervan neemt de weerstand tussen de geleiders toe en dienovereenkomstig neemt het elektrische vermogen af. Wanneer de omgevingstemperatuur daalt, wordt het tegenovergestelde effect bereikt.

Met andere woorden, de warmteafgifte van een zelfregelende kabel varieert met de temperatuur. Wanneer de temperatuur van het erdoor verwarmde object stijgt, neemt het thermisch vermogen van de kabel af en vice versa. Op een bepaald moment, wanneer het thermisch vermogen van de kabel gelijk wordt aan de thermische verliezen van het verwarmde object, treedt het thermodynamisch evenwicht in. Als de omgevingstemperatuur verandert, zal de kabel hierop reageren door een constante temperatuur van het verwarmde object te handhaven.

Zo ervaart een zelfregelende kabel, in tegenstelling tot resistieve typen, nooit lokale oververhitting en brandt niet door. Het tweede voordeel van een zelfregelende kabel is dat deze op elke lengte kan worden gesneden, van 0,5 tot 150 meter.

Constructie van zelfregelende verwarmingskabel

Het verwarmingsgedeelte is gemaakt van twee vertinde koperen geleiders (A) gevuld met een speciaal mengsel van grafiet en halfgeleiderpolymeren, die een zelfregulerende halfgeleidermatrix (B) vormen. Koperen geleiders raken elkaar niet, maar zijn gesloten door een matrix, het verwarmingselement. Het verwarmingsgedeelte is geïsoleerd met fluorpolymeer thermoplast (C), wat een uitstekende bescherming biedt tegen water. Vervolgens komt de vertinde afscherming (D), voor aarding en mechanische bescherming.Het materiaal van de buitenmantel (E) heeft verschillende soorten, afhankelijk van de externe corrosie-chemische bedrijfsomstandigheden van het zelfregelende verwarmingskabelmodel. Bij gebruik in eenvoudige omstandigheden wordt een omhulsel van polyolefine (P) kunststofverbinding gebruikt. In moeilijke bedrijfsomstandigheden (condensaat, zure dampen, corrosie, aanslag, ultraviolet) wordt een fluorpolymeer (F) gebruikt. Stralingsvernettingstechnologie wordt gebruikt om de matrix en buitenmantel van de zelfregulerende kabel te verwerken, waardoor hetzelfde niveau van warmtekrimp wordt bereikt als dat van vernet polyethyleen.

Trefwoorden: anti-icing, leidingverwarming, zelfregelende kabel, dakverwarming

Soorten en soorten samregs

Elektrische verwarmingssystemen voor huishoudelijk gebruik maken voornamelijk gebruik van zelfregelende kabel op lage temperatuur, die bestand is tegen verwarming tot 85 C. Kabels voor gemiddelde temperatuur en hoge temperaturen hebben een aanzienlijk hogere hittebestendigheid en worden meestal gebruikt in de mijnbouw- en productie-industrie.

Zelfregelende kabels en tapes worden per doel geclassificeerd:

Voor het verwarmen van huishoudelijke leidingen;
Voor anti-icing systemen (verwarming van daken, goten, paden, bordessen);
Voor industriële verwarming (verwarming van olie- en gasleidingen, industriële tanks).

Afhankelijk van de aanwezigheid van een afschermende vlecht, zijn kabels onderverdeeld in:

Afgeschermd - met een beschermend aardingsscherm;
Niet afgeschermd - zonder beschermende vlecht en aarding.

Door de aanwezigheid van het scherm stijgt de prijs van de kabel met 2 keer, daarom is het rationeel om een niet-afgeschermde versie aan te schaffen in gewone huishoudelijke verwarmingsplaatsen die niet onderhevig zijn aan mechanische belasting en weinig contact met een persoon hebben.

In termen van lineair vermogen (vermogen per 1 strekkende meter) zijn er de volgende hoofdtypen:

10 W/m - voor verwarming in leidingen;
15 W/m - voor verwarming binnen- en buitenleidingen;
24 W/m - verwarming van daken, paden, buiten de leiding;
30 W/m – verwarming van daken, leidingen en anti-icing systemen;
40 W/m – verwarming van daken, goten, valleien, anti-ijssystemen.

Er is ook een indeling volgens het type buitenschil:

Met een voedselomhulsel - voor verwarming in waterleidingen en rioleringen;
Met UV-bescherming - voor plaatsing op daken en plaatsen waar veel ultraviolette straling door de zon wordt uitgestraald.

Montagekenmerken:

Het belangrijkste onderdeel van de installatie van een zelfregelende kabel is de koppeling en aansluiting op het vermogensgedeelte. Voor onafhankelijke productie van deze werken is het voldoende om de instructies in de installatiekits strikt te volgen en, belangrijker nog, een dergelijk onveilig fenomeen als elektriciteit te respecteren.

Om een zelfregelende kabel te splitsen, hebt u het volgende nodig:

Een set krimpkousen en krimpklemmen;
Tang;
Föhn bouwen (in extreme gevallen kun je rondkomen met een aansteker);
Briefpapier of scherp geslepen huishoudmes, klein van formaat;
Stroomdraad (tweeaderig - voor een kabel zonder vlecht; drieaderig - voor een kabel met vlecht).

Eerst moet u een drieaderige (tweeaderige) stroomkabel voorbereiden, voorzichtig een deel van de buitenste isolatie verwijderen en een laag van ongeveer 1 cm lang verwijderen van de isolator van elke draad. De hoofdisolatie van ongeveer 5 cm lang wordt verwijderd van de verwarmingsdraad met een mes het scherm moet worden losgedraaid en vervolgens weer tot 1 kern worden gedraaid. Het zal worden gebruikt voor aarding.

We stappen 2 cm terug van de rand van de kabel en verwijderen de dubbele isolerende laag, waaronder een zelfregulerende zwarte matrix zit. Het moet ook worden uitgesneden met een scherp mes, zodat er slechts 2 koperdraden langs lopen, ongeveer 1 - 1,5 cm lang, schoongemaakt.

Op de drieaderige voedingskabel is het noodzakelijk om de geelgroene draad in de tegenovergestelde richting te buigen, die zal worden gebruikt om de grond aan te sluiten.Vervolgens wordt het gedraaide vlechtwerk van de aarddraad verbonden met de geelgroene draad en vastgezet met een krimpkous met grotere diameter. Om dit te doen, wordt een verwarmingselement op een afgesneden buisje geplaatst en deze plaats wordt verwarmd met een föhn totdat de structuur volledig krimpt.

De andere twee draden zijn verbonden met 2 koperen geleiders van de verwarmingskabel. De draden zijn op deze manier aangesloten: we nemen de krimphulzen uit de installatiekit en plaatsen deze hulzen aan de ene kant op de koperen geleiders van de verwarmingskabel en aan de andere kant op het blote deel van de stroomdraad en krimpen ze vervolgens met tang.

Nadat de twee hoofddraden stevig zijn bevestigd met geïsoleerde bussen, wordt een krimpkous met een kleinere diameter op de verbinding geplaatst en verwarmd met een föhn of aansteker tot het volume is verminderd. Tijdens het verwarmingsproces komt er lijm vrij uit de buis, waardoor u de bedrade verbinding stevig vastzet.

Het andere uiteinde van de zelfinstellende tape moet ook worden geïsoleerd met de resterende krimpkous. Om dit te doen, moet u de kabel in de lengte 0,5-1 cm halveren en proberen de koperdraden langs de kabel niet bloot te stellen. Vervolgens moet een van de resulterende helften met een mes worden gesneden en de andere in deze vorm. Dit wordt gedaan om het aan elkaar sluiten van de koperdraden uit te sluiten. Vervolgens wordt krimpkous op het uiteinde van de kabel geplaatst en verwarmd met een haardroger. U kunt de punt ook krimpen met een tang voor een stevige hechting.

De aansluiting van het verwarmingselement is voltooid en u kunt het installeren als het hoofdelement van het anti-ijssysteem.

Selectietips

Bij het kiezen van een zelfregelende kabel hoef je niet altijd op de prijs te letten. U moet overwegen waarvoor u het gaat gebruiken en onder welke omstandigheden het zal worden gebruikt. Hier zijn enkele dingen die u moet weten voordat u koopt:

Kabel stroom. Om buizen van buitenaf te verwarmen, worden meestal kabels van 16-30 W / m.r.m. gebruikt, als de kabel de buis van binnenuit verwarmt, is 10-15 W lineair vermogen voldoende. Voor daken en afvoeren worden meestal samregs met een vermogen van 30-40 W / m.r.m. gebruikt;
UV-beschermende schaal. Als de kabel in de open zon ligt en deze wordt aangetast door UV-straling, dan moet je een kabel met UV-bescherming kopen;
Grond vlecht. Zelfregelende kabels worden verkocht met of zonder aardingsvlecht (afscherming). De prijs van een kabel zonder "aarde" is ongeveer 1,5-2 keer goedkoper. Het is raadzaam om het te gebruiken voor het verwarmen van leidingen die de grond in gaan, putten, op daken. Het belangrijkste is om deze kabel te splitsen met een betrouwbare zelfklevende afdichting om bescherming tegen binnendringend water te garanderen. Een kabel met een afscherming is echter veiliger, maar veel duurder, wat niet altijd gerechtvaardigd is, vooral omdat ze dezelfde zelfregulerende verwarmingsmatrix hebben. Het bepaalt de duurzaamheid van de kabel en daarbij zal dezelfde kabel qua levensduur flink verschillen in prijs;

startvermogen. Wanneer een zelfregelende kabel is ingeschakeld, is het stroomverbruik hoger dan het nominale. Voor een zelfregulerende draad van goede kwaliteit neemt het vermogen met 20-50% toe, voor een samreg van lage kwaliteit (meestal gemaakt in China) kan het startvermogen soms "opvliegen". Dit geeft de instabiliteit van de matrix en zijn kwetsbaarheid aan. Ook vereist een laagwaardige kabel krachtigere stroommachines;

lucht holtes. Bij het kopen moet u de kabel met uw vingers knijpen en over de lengte laten lopen. Een kabel van lage kwaliteit is niet gemaakt volgens de normen en er zullen luchtholtes in worden gevoeld. Er zal een gevoel zijn dat de buitenmantel achterblijft bij de binnenste delen van de kabel. En, integendeel, als het productieproces gedebugd wordt, de techniek gevolgd wordt, dan zit de buitenmantel strak om de kabel, vormt er één geheel mee;
Dikte. Zelfregelende kabel is meestal ongeveer 1 cm breed en 3-4 mm dik.Op de markten van Minsk en in de regio's laten verkopers, die proberen een koper met een "rode" prijs aan te trekken, een Chinese kabel door. Het komt erop neer dat de breedte iets meer is dan 0,5 cm.Met een dergelijke dikte is het gegenereerde warmtegebied veel lager en is zo'n samreg veel minder effectief. En als de matrix, die 2 keer kleiner is, dezelfde warmte afgeeft, dan is zijn levensduur van korte duur. Daarnaast bestaat de mogelijkheid dat na verloop van tijd de voedingsdraden met elkaar sluiten doordat op sommige plaatsen de verwarmingsmatrix smelt of bezwijkt.

Voor- en nadelen van zelfregelende verwarmingssystemen

Voordelen:

Geen oververhitting. Zelfregelende thermische kabels kunnen elkaar overlappen zonder gevaar voor oververhitting. Hun kruising met elkaar kan geen kwaad

Dit is van niet gering belang voor regel- en vergrendelingsmechanismen, bijvoorbeeld wanneer het nodig is om een klep op een leiding te wikkelen. Het komt ook voor dat de verwarmingskabel in anti-icing-systemen bedekt is met vuil, bladeren en ander vuil.

In dit geval zal de gebruikelijke weerstand doorbranden terwijl de samregs betrouwbaar zullen werken;

Gemakkelijk te snijden. Dergelijke kabels kunnen direct ter plaatse “in het veld” uit een gemeenschappelijk vak op de gewenste lengte worden gesneden. Dit geeft extra flexibiliteit wanneer plannen niet passen in de "real life" situatie ter plaatse. Dergelijke verbindingen kunnen worden opgedeeld in stukken van de gewenste lengte met een maximale lengte van 0,7 - 0,15 km (afhankelijk van het type samreg). Daarentegen hebben resistieve kabels een goed gedefinieerde lengte;

Zelfaanpassing. Tijdens bedrijf is het niet nodig om complexe meerkanaals temperatuurregelaars te installeren, omdat: de kabel vermindert abrupt het vermogen na het bereiken van een bepaalde drempeltemperatuur. Deze modus is ideaal voor anti-icing-systemen, waar het vaak erg moeilijk is om de gewenste temperatuur over de gehele lengte van de sectie te handhaven. Samreg vindt zelf een geschikte temperatuur voor elke zone;

Elektriciteit besparen. Door de puntwarmteafgifte waar deze nodig is en de minimale warmteafgifte op plaatsen waar geen verwarming nodig is, is een zelfregelende kabel veel zuiniger dan een resistieve kabel. In anti-icing-systemen wordt meestal een resistieve kabel aangesloten op één temperatuursensor en genereert deze warmte waar de sensor zich bevindt en verwarming vereist is, en op plaatsen waar dit niet nodig is.

Gebreken:

startvermogen. Bij de installatie moet er rekening mee worden gehouden dat de beginspanning maximaal twee keer de nominale bedrijfsspanning kan zijn en dat het voedingsnetwerk hiermee moet omgaan. Een vergelijkbare situatie ontwikkelt zich met de selectie van regelapparatuur met geschikt vermogen;

Beperkte warmteafvoer. Met deze aansluiting is het onmogelijk om in korte tijd de temperatuur in de ruimte te verhogen. Wanneer de kamer wordt verwarmd, neemt de kracht van de kabel af en houdt hij op de omringende kamer even intensief te verwarmen;
Relatief hoge kosten. De prijs per 1 strekkende meter van een zelfregelende kabel is 2-3 keer hoger dan die van een constante stroomkabel. Dit kan een consument die het probleem niet begrijpt meteen afschrikken. Als we de energiebesparing en andere voordelen berekenen, dan is een dergelijke overschrijding van de prijs redelijk gerechtvaardigd;
Relatief kleine lengte van één sectie. Afhankelijk van het type kabel mag de maximale lengte van een zelfregelende kabel niet groter zijn dan 65-120 meter. Weerstanden zijn vele malen langer. Dit legt de taak op om extra stopcontacten te installeren;
Beperkte levensduur. Zo'n kabel gaat gemiddeld zo'n 10-15 jaar mee. Verder begint de matrix te degraderen en het vermogen aanzienlijk te verminderen tot 0.