Uplatnenie v národnom hospodárstve
Na zvýšenie teploty vo vnútornej časti potrubia čerstvej pitnej vody sa používajú zlúčeniny, ktorých hygienická nezávadnosť je potvrdená osobitným dokladom. Takéto káble sú inštalované pomocou špeciálnych priechodiek a interagujú s pitnou kvapalinou. Ide o profilové zlúčeniny schválené organizáciami, ktoré kontrolujú environmentálnu bezpečnosť;
Na ochranu pred tvorbou ľadu na schodoch, ihriskách, parkoviskách, zariadeniach na zdvíhanie invalidných vozíkov, aby sa predišlo rôznym zraneniam ľudí, sa používajú aj vhodné systémy na zvýšenie teploty;
Na ochranu strechy a jej prvkov pred chladom, proti námraze systémov na odstraňovanie vody zo strechy. Inštalácia kábla môže zabrániť tvorbe ľadovej kôry a námrazy. Ak sa tieto kroky neurobia, môže dôjsť k poškodeniu strechy, potrubia na odstraňovanie vody, káblovej siete. Pád ľadových útvarov zo strechy môže spôsobiť škody na majetku aj na živote či zdraví ľudí;
V plynárenskom, chemickom a ropnom priemysle na zvýšenie teploty vo vnútri potrubí v studenej atmosfére (aby sa zabránilo ich námraze); zvýšiť teplotu potrubí, aby sa zvýšila priepustnosť látok, ktoré cez ne pretekajú (aby sa zabránilo vzniku veľmi hustých útvarov a zúžení, ktoré narúšajú priepustnosť);
Na reguláciu teploty nádrží s produktmi ropného priemyslu (ropa, bitúmen, decht atď.). To isté platí pre chemicky aktívne roztoky, látky atď. Bezpečnostné opatrenia umožňujú predchádzať škodám na majetku;
- V potravinárskom priemysle zvyšujú teplotu drenážnych potrubí chladiacich jednotiek, tvoria výpar v chladiacich jednotkách, ohrievajú drenážne misky z oddelení chladiacich jednotiek, zvyšujú teplotu kľukových skríň piestových typov čerpadiel pred ich aktiváciou v chladné podmienky. Samoregulačné káble navyše zabezpečujú zvýšenie teploty jednotlivých skladov potravín, pitnej vody a požiarnych nádrží;
- Na zvýšenie teploty zemského povrchu v rôznych poľnohospodárskych budovách vrátane skleníkov a budov pre hospodárske zvieratá. Vďaka systémom založeným na elektrických prípojkách schopných automatickej regulácie je možné pri nízkych nákladoch vytvoriť v takýchto budovách komfortné podmienky počas všetkých ročných období kalendárneho roka, čo sa dobre prejavuje v poľnohospodárstve ako celku.
Všeobecné charakteristiky a rozdiely samoregulačného kábla
Samoregulačné vykurovacie káble je celý rad vykurovacích káblov a pások vyvinutých vďaka polovodičovým nanotechnológiám, ktorých charakteristickým znakom je nezávislá zmena výkonu v rôznych častiach toho istého segmentu v závislosti od teploty okolia. Sú obľúbené pri inštalácii systémov proti námraze, vykurovania domácich potrubí, ako aj ropovodov a plynovodov.
Vykurovacie káble pre nemrznúce systémy musia spĺňať prísne kritériá spoľahlivosti a životnosti. V praxi sa ako takéto spojenia najčastejšie používajú dva typy elektrických káblov: odporové a samoregulačné.
Odporové káble s konštantným výkonom sú uzavreté medené jadro, ktoré má odolnosť celého obvodu voči jednosmernému prúdu (tzv. ohmický odpor) a je pokryté špeciálnym ochranným plášťom. Toto jadro súčasne hrá úlohu žeraviaceho prvku.Takéto spojenia majú špecifickú dĺžku a ich schopnosť uvoľňovať tepelnú energiu nijako nesúvisí s teplotou vzduchu.
V prípade samoregulačných káblov pôsobí vodivá matrica na báze uhlíkového polyméru ako vykurovací prvok, ktorý je schopný meniť takú charakteristiku, ako je vodivosť, v závislosti od teploty okolia. Kábel prideľuje optimálny vykurovací výkon presne tam, kde a kedy je to potrebné. Keď teplota okolia klesá, uvoľňuje sa viac tepla. Naopak, keď teplota stúpa, uvoľňuje sa menej tepla.
Neexistujú žiadne nevýhody spojené s nadmerným zvýšením teploty alebo naopak s jej nedostatkom. Navyše vďaka prítomnosti automatického riadiaceho zariadenia sa vytvárajú veľké úspory energie. Najmä systémy proti námraze na odporových spojoch (konštantný výkon) spotrebúvajú dvojnásobné množstvo energie ako rovnaké konštrukcie na samoregulačných typoch spojov. Samonastaviteľné systémy doprovodného ohrievania navyše poskytujú maximálnu bezpečnosť a pre extrémne a ťažké podmienky používania sa vyrábajú špeciálne typy elektrických spojení podľa noriem Amerického inštitútu elektrotechnických a elektronických inžinierov a Európskeho výboru pre elektrotechnickú normalizáciu.
Takýto vykurovací systém je oveľa dokonalejší a bezpečnejší ako odporový a je schopný poskytnúť najoptimálnejší režim vykurovania aj bez dodatočnej automatizácie. Jeho inštalácia je pohodlnejšia, pretože kábel je možné na mieste inštalácie skrátiť presne na dĺžku, ktorá je potrebná pre konkrétne účely.
Princíp činnosti a dizajnu
Samonastavovacie pásky a káble menia výkon a tvorbu tepla podľa teploty atmosféry, t.j. neustále pociťujú zmeny teploty bez akýchkoľvek ďalších senzorov. V dôsledku toho môžu mať rôzne káblové spojovacie body s vyhrievaným predmetom rôznu teplotu a zariadenia a mechanizmy susediace s pripojením zvýšia svoju teplotu v rôznej miere.
Pre napájanie napätia po celej dĺžke samoregulačných pások bez kríženia je zabudovaný pár medených lankových vodičov. Sú napájané konštantným elektrickým napätím. Medzi vodičmi elektriny je umiestnený kľúčový prvok kábla - špeciálne vyrobená polovodičová uhlíková polymérová matrica s označením PTC (Positive Temperature Coefficient - Positive Temperature Coefficient). Význam PTC efektu je v tom, že uhlíkový nanomateriál, ktorý tvorí matricu, po dosiahnutí prahovej hodnoty zmení svoj odpor a uvoľní menej energie. Každý výrobca samoregulačných káblov má svoju jedinečnú tajnú technológiu alebo recept na výrobu matrice (ako každý pekár má recept na výrobu chleba). Navyše recept na sadze, z ktorých je matrica vyrobená, sa líši pre rôzne typy samregov z hľadiska výkonu a účelu. Sadze počas výrobného procesu prechádzajú procesom „zosieťovania“ ožiarením urýchľovačom elektrónových častíc. To je nevyhnutné na to, aby si matrica zachovala svoje PTC charakteristiky a stabilitu polyméru počas opakovaného zahrievania a chladenia.
Je tiež známe, že v štruktúre matrice sú okrem grafitových častíc pridané malé kovové nanočastice na vedenie prúdu v celej štruktúre. Zahriata matrica sa roztiahne, vodivé kov-grafitové mostíky sa lámu. V dôsledku toho sa odpor sekcie zvyšuje, prúd klesá a tvorba tepla klesá. Počas chladenia nastáva opačný proces: matrica sa zmršťuje, zväčšuje sa počet komunikačných kanálov medzi vodivými kovovými nanočasticami, znižuje sa odpor pohonnej jednotky a zvyšuje sa produkcia energie a tepla.
Ochranná vnútorná izolácia z polyolefínu alebo fluórpolyméru chráni matricu pred opotrebovaním a vlhkosťou a dodatočný kovový oplet plní funkciu mechanickej ochrany a zároveň uzemnenia. Vonkajší plášť kábla je tiež potiahnutý polyolefínom alebo fluórpolymérom. V prípade potreby sa do plášťa pridávajú prvky odolné voči UV žiareniu, ak je kábel určený na umiestnenie na voľnom slnku.
Keď je do siete pripojený samoregulačný elektrický kábel, matrica svieti po celej dĺžke. Potom v závislosti od množstva ohrevu nastáva rovnováha, t.j. rôzne križovatky pridelia inú hodnotu tepelná energetická kapacita.
Princíp činnosti samoregulačného kábla
Ceny vykurovacích rúr v našom katalógu
Ceny strešného vykurovania v našom katalógu
Pozri tiež: Ako si vybrať kábel na ohrev potrubia
Princíp činnosti samoregulačného vykurovacieho kábla
Konštrukcia samoregulačného vykurovacieho kábla
Samoregulačné káble boli vyvinuté predovšetkým na účely ohrevu vodovodných potrubí, kanalizačných potrubí, ako aj zvodov a žľabov. Prvý samoregulačný matricový vykurovací kábel vyvinula spoločnosť Pentair Thermal Management pred viac ako 30 rokmi a odvtedy sa predáva pod značkou RayChem.
Princíp činnosti samoregulačného vykurovacieho kábla
Charakteristickým znakom samoregulačného vykurovacieho kábla je vlastnosť vnútornej tepelnej stabilizácie, vďaka ktorej je teplota telesa kábla vždy konštantná (napríklad 65, 120 alebo 190 ° C, v závislosti od typu kábla), a sila je podmienená. V skutočnosti je vodivou matricou samoregulačného vykurovacieho kábla termistor PTC (Positive Temperature Coefficient) - rezistor s kladným teplotným koeficientom, t.j. jeho odpor so zvyšujúcou sa teplotou rýchlo rastie.
Materiál samoregulačnej polovodičovej matrice obsahuje elektricky vodivé častice, ktoré sú pri nízkej teplote bližšie k sebe a tvoria tak vodivé dráhy medzi vláknami. Keď teplota stúpa, častice sa od seba oddeľujú v dôsledku tepelnej rozťažnosti a znižuje sa počet vodivých ciest. V dôsledku toho sa zvyšuje odpor medzi vodičmi a v dôsledku toho klesá elektrický výkon. Keď sa teplota okolia zníži, dosiahne sa opačný efekt.
Inými slovami, tepelný výkon samoregulačného kábla sa mení s teplotou. Keď teplota ním ohrievaného predmetu stúpa, tepelný výkon kábla klesá a naopak. V určitom momente, keď sa tepelný výkon kábla rovná tepelným stratám vykurovaného objektu, nastáva termodynamická rovnováha. Ak sa teplota okolia zmení, kábel na to zareaguje udržiavaním konštantnej teploty vykurovaného predmetu.
Samoregulačný kábel teda na rozdiel od odporových typov nikdy nedochádza k lokálnemu prehriatiu a nevyhoreniu. Druhou výhodou samoregulačného kábla je, že ho možno skrátiť na ľubovoľnú dĺžku, od 0,5 do 150 metrov.
Konštrukcia samoregulačného vykurovacieho kábla
Vyhrievacia časť je vyrobená z dvoch pocínovaných medených vodičov (A) naplnených špeciálnou zmesou grafitu a polovodičových polymérov, ktoré tvoria samoregulačnú polovodičovú matricu (B). Medené vodiče sa navzájom nedotýkajú, ale sú uzavreté cez matricu, ktorá je vykurovacím prvkom. Vyhrievacia časť je izolovaná fluoropolymérovým termoplastom (C), ktorý je výbornou ochranou proti vode. Ďalej prichádza pocínovaný štít (D) na uzemnenie a mechanickú ochranu.Materiál vonkajšieho plášťa (E) má niekoľko typov v závislosti od vonkajších korózno-chemických prevádzkových podmienok modelu samoregulačného vykurovacieho kábla. Pri prevádzke v jednoduchých podmienkach sa používa plášť vyrobený z polyolefínovej (P) plastovej zmesi. V náročných prevádzkových podmienkach (kondenzát, kyslé výpary, korózia, vodný kameň, ultrafialové žiarenie) sa používa fluórpolymér (F). Technológia radiačného sieťovania sa používa na spracovanie matrice a vonkajšieho plášťa samoregulačného kábla, čo umožňuje dosiahnuť rovnakú úroveň tepelného zmrštenia ako pri zosieťovanom polyetyléne.
Kľúčové slová: ochrana proti námraze, ohrev potrubia, samoregulačný kábel, vyhrievanie strechy
Typy a typy samregov
Domáce elektrické vykurovacie systémy využívajú najmä nízkoteplotný samoregulačný kábel, ktorý znesie ohrev až do 85 C. Stredoteplotné a vysokoteplotné káble majú výrazne vyššiu tepelnú odolnosť a zvyčajne sa používajú v ťažobnom a výrobnom priemysle.
Podľa účelu sú samoregulačné káble a pásky klasifikované:
- Na vykurovanie potrubí pre domácnosť;
- Pre systémy proti námraze (vyhrievanie striech, odkvapov, chodníkov, plošín);
- Pre priemyselné vykurovanie (vykurovanie ropovodov a plynovodov, priemyselných nádrží).
Podľa prítomnosti tieniaceho opletu sa káble delia na:
- Tienené - s ochrannou uzemňovacou clonou;
- Netienené - bez ochranného opletu a uzemnenia.
V dôsledku prítomnosti tienidla sa cena kábla zvyšuje 2-krát, preto je v bežných domácich vykurovacích miestach, ktoré nie sú vystavené mechanickému namáhaniu a majú malý kontakt s osobou, racionálne kúpiť netienenú verziu.
Pokiaľ ide o lineárny výkon (výkon na 1 lineárny meter), existujú tieto hlavné typy:
- 10 W/m - na vykurovanie vo vnútri potrubia;
- 15 W/m - na vykurovanie vnútorných a vonkajších potrubí;
- 24 W/m - vykurovanie striech, ciest, mimo potrubia;
- 30 W/m – vykurovanie striech, potrubí a systémov proti námraze;
- 40 W/m – vyhrievanie striech, odkvapov, úžľabí, systémy proti námraze.
Existuje aj klasifikácia podľa typu vonkajšieho plášťa:
- S obalom na potraviny - na vykurovanie vo vnútri vodovodných potrubí a kanalizácie;
- S UV ochranou - pre umiestnenie na strechy a miesta, kde je veľa ultrafialového žiarenia vyžarovaného slnkom.
Vlastnosti montáže
Hlavnou časťou inštalácie samoregulačného kábla je jeho spojenie a pripojenie k výkonovej časti. Pre nezávislú výrobu týchto diel stačí prísne dodržiavať pokyny, ktoré sú súčasťou inštalačných súprav, a čo je najdôležitejšie, rešpektovať taký nebezpečný jav, akým je elektrina.
Na spojenie samoregulačného kábla budete potrebovať:
- Sada tepelne zmršťovacích a krimpovacích koncoviek;
- Kliešte;
- Stavba sušiča vlasov (v extrémnych prípadoch si vystačíte so zapaľovačom);
- Písacie potreby alebo ostro nabrúsený domáci nôž, malých rozmerov;
- Napájací vodič (dvojžilový - pre kábel bez opletu; trojžilový - pre kábel s opletením).
Najprv si musíte pripraviť trojžilový (dvojžilový) napájací kábel, pričom opatrne odstráňte časť vonkajšej izolácie a z izolátora každého vodiča odstráňte vrstvu dlhú asi 1 cm. Odstráni sa hlavná izolácia dlhá asi 5 cm z vyhrievacieho drôtu nožom.sieťku treba rozkrútiť a potom opäť skrútiť na 1 jadro. Bude slúžiť na uzemnenie.
Ustúpime od okraja kábla o 2 cm a odstránime dvojitú izolačnú vrstvu, pod ktorou je samoregulačná čierna matrica. Ostrým nožom ho treba tiež vyrezať, pričom po ňom ostanú len 2 medené drôty dlhé asi 1 - 1,5 cm, očistené.
Na trojžilovom napájacom kábli je potrebné ohnúť žlto-zelený vodič v opačnom smere, ktorý bude slúžiť na spojenie uzemnenia.Potom sa skrútený oplet uzemňovacieho vodiča pripojí k žltozelenému vodiču a pripevní sa teplom zmršťovacou hadičkou s väčším priemerom. Na tento účel sa na odrezanú malú trubicu nasadí vykurovacie teleso a toto miesto sa zahrieva fénom, kým sa štruktúra úplne nezmrští.
Ďalšie dva vodiče sú pripojené k 2 medeným vodičom vykurovacieho kábla. Vodiče sa pripájajú týmto spôsobom: vyberieme krimpovacie objímky z inštalačnej súpravy a tieto objímky nasadíme na medené vodiče vykurovacieho kábla na jednej strane a na holú časť napájacieho vodiča na druhej strane a následne ich zalisujeme. s kliešťami.
Po bezpečnom upevnení dvoch hlavných drôtov pomocou izolovaných objímok sa na spoj nasadí teplom zmrštiteľná hadička s menším priemerom a zahrieva sa fénom alebo zapaľovačom, kým sa nezníži objem. Počas procesu zahrievania sa z rúrky uvoľňuje lepidlo, čo vám umožňuje bezpečne upevniť káblové pripojenie.
Druhý koniec samonastavovacej pásky musí byť tiež izolovaný zvyšným teplom zmrštiteľným. Aby ste to dosiahli, musíte kábel rozrezať na polovicu pozdĺžne 0,5-1 cm a snažiť sa neodkryť medené drôty pozdĺž kábla. Potom musí byť jedna z výsledných polovíc narezaná nožom a druhá ponechaná v tejto forme. To sa robí, aby sa vylúčilo vzájomné uzavretie medených drôtov. Potom sa na koniec kábla nanesie zmrštenie a zahreje sa fénom. Špičku môžete tiež zalisovať kliešťami pre pevné spojenie.
Pripojenie vykurovacieho telesa je dokončené a môžete ho nainštalovať ako hlavný prvok systému proti námraze.
Tipy na výber
Pri výbere samoregulačného kábla sa nemusíte vždy orientovať podľa ceny. Treba zvážiť, na čo ho budete využívať a v akých podmienkach bude prevádzkovaný. Pred nákupom by ste mali vedieť niekoľko vecí:
- Káblové napájanie. Na ohrievanie rúr zvonku sa zvyčajne používajú káble 16-30 W / m.r.m., ak kábel ohrieva rúrku zvnútra, stačí 10-15 W lineárneho výkonu. Pre strechy a odtoky sa zvyčajne používajú samregy s výkonom 30-40 W / m.r.m.;
- UV ochranný plášť. Ak bude kábel ležať na otvorenom slnku a bude ovplyvnený UV žiarením, musíte si kúpiť kábel s UV ochranou;
- Mletý vrkoč. Samoregulačné káble sa predávajú s uzemňovacím opletením (tienením) alebo bez neho. Cena kábla bez "zeme" je asi 1,5-2 krát lacnejšia. Je vhodné ho použiť na vykurovanie potrubí, ktoré idú do zeme, studní, na strechách. Najdôležitejšie je spojiť tento kábel spoľahlivým lepiacim tesnením, aby sa zabezpečila ochrana proti vniknutiu vody. Kábel s obrazovkou je však bezpečnejší, ale oveľa drahší, čo nie je vždy opodstatnené, najmä preto, že majú rovnakú samoregulačnú vykurovaciu matricu. Určuje trvanlivosť kábla av tomto ohľade sa rovnaký kábel z hľadiska životnosti bude výrazne líšiť v cene;
štartovací výkon. Keď je zapnutý akýkoľvek samoregulačný kábel, jeho spotreba energie je vyššia ako nominálna. Pre kvalitný samoregulačný drôt sa výkon zvýši o 20-50%, pre samreg nízkej kvality (zvyčajne vyrobený v Číne) môže štartovací výkon občas „vyletieť“. To naznačuje nestabilitu matrice a jej krehkosť. Kábel nízkej kvality tiež vyžaduje výkonnejšie elektrické stroje;
- vzduchové dutiny. Pri kúpe je potrebné kábel stlačiť prstami a viesť ich po dĺžke. Nekvalitný kábel nie je vyrobený podľa noriem a budú v ňom cítiť vzduchové dutiny. Vznikne pocit, že vonkajší plášť zaostáva za vnútornými časťami kábla. A naopak, ak je výrobný proces odladený, technológia je dodržaná, potom vonkajší plášť pevne sedí na kábli a tvorí s ním jeden celok;
- Hrúbka. Samoregulačný kábel je zvyčajne asi 1 cm široký a 3-4 mm hrubý.Na trhoch v Minsku av regiónoch predajcovia, ktorí sa snažia prilákať kupujúceho „červenou“ cenou, skĺznu čínsky kábel. Ide o to, že jeho šírka je o niečo viac ako 0,5 cm. Pri takejto hrúbke je plocha generovaného tepla oveľa menšia a taký samreg je oveľa menej účinný. A ak matrica, ktorá je 2-krát menšia, vydáva podobné teplo, jej životnosť je krátkodobá. Okrem toho existuje možnosť, že v priebehu času sa prívodné vodiče môžu navzájom uzavrieť v dôsledku skutočnosti, že na niektorých miestach sa vykurovacia matrica roztaví alebo zrúti.
Výhody a nevýhody samoregulačných vykurovacích systémov
výhody:
Žiadne prehrievanie. Samoregulačné tepelné káble je možné navzájom prekrývať bez rizika ich prehriatia. Ich vzájomné priesečníky neškodia
To má nemalý význam pre regulačné a uzamykacie mechanizmy, napríklad keď je potrebné namotať ventil na potrubie. Stáva sa tiež, že vykurovací kábel v systémoch proti námraze je pokrytý nečistotami, lístím a inými nečistotami.
V tomto prípade zvyčajný odpor vyhorí, zatiaľ čo samregy budú fungovať spoľahlivo;
Jednoduchosť rezania. Takéto káble je možné odrezať zo spoločného poľa na požadovanú dĺžku ihneď na mieste „v teréne“. To poskytuje dodatočnú flexibilitu, keď plány nezodpovedajú „skutočnej“ situácii na mieste. Takéto spojenia je možné rozdeliť na kusy požadovanej dĺžky s maximálnou dĺžkou do 0,7 - 0,15 km (v závislosti od typu samregu). Naproti tomu odporové káble majú presne definovanú dĺžku;
Vlastné nastavenie. Počas prevádzky nie je potrebné inštalovať zložité viackanálové regulátory teploty, pretože kábel po dosiahnutí určitej prahovej teploty prudko zníži výkon. Tento režim je ideálny pre systémy proti námraze, kde je často veľmi ťažké udržať požadovanú teplotu po celej dĺžke úseku. Samreg sám nájde vhodnú teplotu pre každú zónu;
Úspora elektriny. Vďaka bodovému uvoľňovaniu tepla tam, kde je to potrebné, a minimálnemu uvoľňovaniu tepla v miestach, ktoré nevyžadujú vykurovanie, je samoregulačný kábel oveľa ekonomickejší ako odporový. V systémoch proti námraze je odporový kábel zvyčajne pripojený k jednému snímaču teploty a vytvára teplo tam, kde je snímač umiestnený a kde je potrebné vykurovanie, a na miestach, kde to nie je potrebné.
nedostatky:
štartovací výkon. Pri montáži treba myslieť na to, že počiatočné napätie môže byť maximálne dvojnásobok prevádzkového menovitého napätia a napájacia sieť si s tým musí poradiť. Podobná situácia sa vyvíja pri výbere riadiaceho zariadenia vhodného výkonu;
- Obmedzený odvod tepla. V krátkom čase nie je možné týmto zapojením zvýšiť teplotu v miestnosti. Keď je miestnosť vykurovaná, výkon kábla klesá a prestáva vyhrievať okolitú miestnosť rovnako intenzívne;
- Relatívne vysoké náklady. Cena za 1 bežný meter samoregulačného kábla je 2-3 krát vyššia ako cena konštantného napájacieho kábla. To môže spotrebiteľa, ktorý problematike nerozumie, okamžite odstrašiť. Ak počítame s úsporou energie a inými výhodami, potom je takéto prekročenie ceny celkom opodstatnené;
- Relatívne malá dĺžka jedného úseku. V závislosti od typu kábla nesmie maximálna dĺžka samoregulačného kábla presiahnuť 65-120 metrov. Rezistory sú mnohonásobne dlhšie. To ukladá úlohu inštalácie ďalších napájacích bodov;
- Obmedzená životnosť. Takýto kábel v priemere vydrží asi 10-15 rokov. Ďalej sa jeho matrica začína degradovať a výrazne znižuje výkon až na 0.
