Обогрев труб – назначение системы.

     Кабельные системы обогрева трубопроводов предназначены для защиты жидкости от замерзания и труб от повреждений в зимний период. Материалы, которые используются для теплоизоляции трубопроводов, не позволяют полностью исключить потери тепла. Кабельные системы обогрева труб применяют на трубопроводах различного назначения: проложенных под землей, в неотапливаемых помещениях, на открытом воздухе. Нагревательные кабели устанавливают как снаружи трубопроводов, так и внутри них. Системы обогрева труб легко устанавливаются без применения дорогостоящего оборудования и инструмента, не требуют постоянного обслуживания и профилактического ремонта. При установке на подземных трубопроводах уменьшается глубина их залегания, что также снижает их общую стоимость.

     Температура обогрева контролируется с помощью терморегуляторов. Принцип работы системы управления прост: с помощью датчиков отслеживается изменение температуры и включается обогрев труб, если это необходимо.

Теплоизоляция трубы

     Для эффективной работы системы обогрева, необходимо в обеспечить хорошую теплоизоляцию трубопровода, чтобы свести к минимуму потери тепла. В качестве теплоизоляции рекомендуется применять материалы, имеющие минимальный коэффициент теплопроводности, разработанные специально для трубопроводов. Поверх утеплителя крепится гидроизоляция, которая предотвращает теплоизоляцию от намокания (что приводит к увеличению коэффициента теплопроводности) и механических повреждений.

Расчет мощности

     Для компенсации тепловых потерь вдоль трубы монтируется нагревательный кабель. Погонная мощность «В» данном случае погонная мощность рассчитывается с учетом количества ниток кабеля на метр трубы. См. "Монтаж кабеля".  Тепловыделения кабеля должна быть больше потерь тепла на погонный метр трубопровода.

      Основные параметры, влияющие на выбор мощности нагревательного кабеля - теплопотери трубопровода, которые зависят от его размера (диаметр и длина), разности температур, толщины и качества наружной теплоизоляции. Рассчитать теплопотери можно, используя следующую формулу:

Q = 2п x k x L x (Tвн. - Tнар.)/ln(D/d), где

- Q-теплопотери, Вт

- п - константа = 3,14

- k - коэффициент теплопроводности теплоизоляции, обычно = 0,04 Вт/м20С

- L -длина трубы, м

- Tвн. - температура жидкости в трубопроводе, 0С

- Tнар. - температура наружного воздуха или земли, 0С

- D - наружный диаметр трубопровода с теплоизоляцией, мм

- d - внутренний диаметр трубопровода, мм

      Рассчитанное значение теплопотерь нужно увеличить в 1,4 раза (коэффициент запаса).

Монтаж кабеля

     В большинстве случаев нагревательный кабель монтируется снаружи трубопровода. На практике применяют три варианта крепления греющего кабеля на поверхности трубы:

1. Кабель укладывают вдоль трубы в одну или несколько параллельных линий, в зависимости от расчетной мощности.

2. Кабель укладывают на трубе по спирали с определенным шагом, позволяющим сохранить расчетную мощность.

3. Кабель укладывают на трубе волнистой линией. Этот способ применяют, когда нагревательный кабель длиннее обогреваемой трубы, но нет возможности уложить его по спирали или проложить в две нитки.

     Греющий кабель плотно укладывается на поверхности трубопровода и по всей длине закрепляется липкой алюминиевой лентой. В том случае, если труба пластиковая Для пластиковых труб рекомендуется использование нагревательных кабелей с погонной мощностью 10 Ватт/м., ее необходимо обернуть в несколько слоев алюминиевой фольгой толщиной не менее 50 мкм. Можно обернуть кабель фольгой и после закрепления нагревательного кабеля липкой алюминиевой лентой. Это обеспечит равномерное распределение тепла по поверхности трубопровода и исключит касание греющего кабеля с теплоизоляцией.

     Датчик терморегулятора устанавливается между линиями или витками нагревательного кабеля.

         Монтаж теплых полов. Защита от промерзания грунта в холодильных камерах.

Назначение

     При эксплуатации низкотемпературных холодильных камер может произойти промерзание фундамента и "вспучивание" грунта вследствие расширения льда. Для устранения этого явления (называемое "frost heave") под основанием пола делается вентилируемое (проветриваемое) подполье, проводится утепление фундамента. В тех случаях, когда подполье выполнить не представляется возможным, применяется подогрев грунта с помощью кабельных систем обогрева.

Устройство фундамента

1. Бетон;

2. Теплоизоляция;

3. Бетонная стяжка нагревательный кабель и датчик температуры;

4. Основание.

     Монтаж кабельных систем для защиты грунта от промерзания не сложен. При этом не требуют постоянного обслуживания и профилактического ремонта.

     Назначение системы состоит в поддержании требуемой (положительной) температуры фундамента холодильной камеры и защиты от промерзания. Система управляется терморегулятором - с помощью датчиков температуры пола отслеживается понижение температуры и включается подогрев фундамента.

Расчет мощности

    Параметры, необходимые для расчета требуемой мощности обогрева: температура холодильной камеры, ее площадь, толщина и качество материала теплоизоляции пола.

Формула расчета теплопотерь на 1 кв.м:

P = K x (Tосн. - Tкам.)/H, где:

• P - теплопотери, Вт/м2;

• К- теплопроводность теплоизоляции, Вт/м*град;

• Tосн. - температура основания камеры, 0С;

• Tкам. - температура воздуха внутри камеры, 0С;

• H - толщина теплоизоляции, м;

     Как и в других случаях применения кабельных систем обогрева, необходимо ввести коэффициент запаса (1,4). Связано это с непредвиденными потерями в тепловой изоляции (качество монтажа, материала, влажность и др.) и с возможным снижением напряжения сети.

Пример:

• К = теплопроводность теплоизоляции при 00С = 0,043 Вт/м*град;

• Tосн. - Tкам. = минимальная температура камеры = -400С;

• H = толщина теплоизоляции пола = 100 мм;

      Теплопотери в Вт/м2 = (0,043 х 40)/0,1 х 1,4 = 24 Вт/м2

Другой пример: Теплоизоляция - 200 мм:

• К = теплопроводность теплоизоляции при 00С = 0,043 Вт/м*град;

• Tосн. - Tкам. = минимальная температура камеры = -400С;

• H = толщина теплоизоляции пола = 200 мм;

      Теплопотери в Вт/м2 = (0,043 х 40)/0,2 х 1,4 = 12 Вт/м2

     Видно, что в зависимости от температуры холодильной камеры и материала, толщины теплоизоляции потери лежат в пределах 10-25 Вт/м2.

     Если выполнить расчет исходя из 20 Вт/м2 с применением кабеля пониженной линейной мощностью 10 Вт/м, шаг укладки получится 50 см. При таком шаге возможно образование мостиков холода и промерзание грунта в зоне между витками кабеля. Расстояние, при котором промерзания не происходит, считается 35 - 40 см. Это соответствует минимальной удельной мощности приблизительно 30 Вт/м2.

Монтаж

     Для крепления нагревательного кабеля с шагом, соответствующим расчетам в процессе укладки используют монтажную ленту или крепят на сетке с помощью хомутов. Необходимо аккуратно затягивать хомуты, чтобы не пережать нагревательный кабель

     Нагревательный кабель укладывают под теплоизоляцией пола на ровную подготовленную поверхность грунта или фундамента. Важно обеспечить хорошую теплоизоляцию основания, чтобы свести к минимуму потери энергии и уменьшить энергозатраты. В качестве теплоизоляции рекомендуется применять материалы, имеющие достаточную механическую прочность - экструдированные пенополистиролы, жесткие минваты и пр. Нужно исключить прямой контакт греющего кабеля с теплоизоляцией чтобы предотвратить перегрев. Кабель и теплоизоляцию должен разделять слой бетона толщиной не менее 50 мм.