Kabel do ogrzewania rury gazowej: budowa, dobór parametrów, sposoby montażu

W chłodnej porze roku zdarzają się nieprzyjemne przerwy w działaniu gazociągów. Powstają one nie tylko z powodu niskich temperatur. Problem można uzyskać z dużym prawdopodobieństwem, jeśli instalacja komunikacji była niskiej jakości. Wtedy powszechnym zjawiskiem staje się zamarzanie z zatrzymaniem przepływu w rurociągu.

Aby rozwiązać problem, trzeba będzie zainstalować kabel do ogrzewania rury gazowej i najlepiej – przed nadejściem mrozów. Następnie opiszemy, jak prawidłowo wybrać kabel grzejny i podzielimy się niuansami jego montażu.

Budowa kabla grzejnego

Budowa przewodów do ogrzewania obejmuje do 5 elementów — obecność danej części zależy od typu produktu, a są ich tylko dwa, nie licząc rzadko używanych:

• samoregulujący;
• rezystywny.

Kabel samoregulujący ma dwie żyły z różnymi fazami. Przez te miedziane przewodniki płynie prąd. Znajdują się one wewnątrz przewodzącej matrycy, która ogrzewa kabel i pełni rolę mózgu systemu.

Każda część tego wnętrza znajduje się w obwodzie elektrycznym z umiejscowieniem dokładnie pośrodku między przewodnikami. Żyły zasilania ogrzewa i reguluje właśnie matryca.

Oprócz własnej warstwy termoizolacyjnej, przewody są używane w parze z zewnętrzną izolacją. Jest to konieczne, aby chronić kabel przed wpływem środowiska zewnętrznego.

Główną część kabla zawsze przeciąga się przez warstwę termoizolacyjną, którą nazywa się również termoochroną lub powłoką izolacyjną. Termoizolacja otoczona jest ekranującą siatką z płaskich miedzianych płyt. Ten oplot służy do ochrony przed falami elektromagnetycznymi z zewnątrz, a także do podłączenia uziemienia. Znajdująca się na siatce zewnętrzna powłoka to tarcza przed uszkodzeniami mechanicznymi.

Rezystywne kable bywają jedno- i dwużyłowe. Odpowiednio, rozróżnia się je po liczbie przewodników. Budowa przypomina wariant samoregulujący, ale tylko bez systemu matryc. Zamiast tego wykonuje się dodatkową warstwę termoochronną.

Samoregulujący przewód grzejny

Taki kabel działa podobnie jak zwykły przewodnik elektryczności. Ogrzewanie prowadzi do wzrostu oporu i zgodnie z prostą prawidłowością fizyczną — do zmniejszenia natężenia prądu. W zimnych miejscach rury temperatura przewodu jest niższa, a opór mniejszy, a z powodu większego natężenia prądu w tych punktach grzejnik pracuje intensywniej.

Gdy kabel jest włączany, stopniowo zwiększa moc i w pewnym momencie zaczyna pracować na pełną. Okazuje się, że podgrzewanie rury gazowej przyspiesza ten proces.

Kabel samoregulujący nie przerywa swojej pracy. Nie ma się czym martwić, ponieważ nagrzewanie trwa tylko do osiągnięcia wymaganej temperatury, a następnie kabel działa z mniejszą mocą. Praca grzejnika jest zbudowana wokół zadanej temperatury.

Samoregulująca wersja kabla grzejnego ma zmienny opór wprost zależny od temperatury, dlatego moc przewodu może rosnąć sama.

W rurach gazowych nie zamarza sam gaz, ale wilgoć, w wyniku czego przestaje on dopływać. Należy dobrać taką temperaturę rury, aby prawdopodobieństwo zamarznięcia stało się nieznaczne. Cechą modeli samoregulujących jest to, że ogrzewanie nie będzie się wyłączać ani włączać, gdy tylko gazociąg stanie się cieplejszy lub zimniejszy od optymalnej wartości. Po prostu intensywność pracy znacznie się zmieni w kierunku zmniejszenia lub zwiększenia.

Z kolei koszty mocy nie powinny uderzyć po kieszeni, ponieważ kable zużywają około 10 W na 1 metr długości. Są słabe modele o zużyciu energii w granicach 5 W oraz mocne o mocy do 150 W. Biorąc pod uwagę duży wybór, zawsze można znaleźć akceptowalną opcję, aby móc sobie pozwolić na ciągłe włączone urządzenie.

Rezystywny model kabla grzejnego

Z odmianą jednożyłową jest trudniej, ponieważ wymaga zasilania z dwóch końców, co wiąże się z ograniczeniami projektowymi. Drugi koniec zawraca się do miejsca podłączenia lub układa się dodatkowe zasilanie do tego samego, odległego końca. Na tym polega niedogodność. Przewód jednożyłowy w osłonie z termoplastu zajmuje na rynku niszę najtańszych grzejników.

Na zasadzie kabla jednożyłowego stworzono modyfikację HT o mocy 50 watów na 1 metr. Zakres jego zastosowania rozciąga się nie tylko na rurociągi. Jednocześnie z dużym zużyciem energii przewód HT rozwiązuje kwestię oszczędności samego materiału.

Rezystancyjne kable grzejne produkuje się tylko o określonej długości, której nie można skrócić ani przedłużyć – takiego przewodu nie wolno przycinać.

Zgodnie z nazwą, grzejnik dwużyłowy składa się z 2 żył. Nie pełnią one podobnych funkcji, jak w przypadku kabli matrycowych. Żyła grzejna współpracuje z przewodzącą prąd, której przypisano rolę pomocniczą. Z jednej strony kabel jest zasilany, a z przeciwnej montuje się szczelną złączkę.

Projektowanie i montaż przewodu nie sprawią trudności, ale złączka często staje się problemem. Praktyka wykazała związek awarii z tym elementem w ponad połowie przypadków. W celu stopniowej wymiany problematycznych produktów firmy produkcyjne zaczęły wypuszczać bezzłączkowe warianty.

Płaski kabel jednożyłowy modyfikacji HT umożliwia zmniejszenie zużycia materiału na 1 m² wymagającej ogrzewania powierzchni gazowego rurociągu.

Kable grzejne rezystancyjne charakteryzują się następującymi zaletami:

• stabilność parametrów przez cały okres eksploatacji;
• wysokie wydzielanie ciepła;
• niskie ceny.

Jednak pod względem niezawodności nieco ustępują modelom samoregulującym, ponieważ w przypadku awarii trzeba wymienić cały odcinek z problematycznym miejscem, a także dość często występuje u nich lokalne przegrzanie. Niedogodność polega również na tym, że na dobór odcinków o optymalnej długości trzeba poświęcić czas.

Wybór idealnej opcji według parametrów

Dla wszystkich modeli zewnętrznych korzyść określa moc i równomierność rozkładu ciepła. Teoretycznie oba rodzaje kabli nadają się mniej więcej tak samo, ponieważ słabe strony rezystancyjnego można skompensować typem instalacji.

W zależności od minimalnych temperatur w regionie dobiera się kabel wystarczająco odporny na ekstremalne temperatury otoczenia. Może się zdarzyć, że wskaźnik, przy którym następuje zamarzanie, okaże się zbyt niski również dla samego grzejnika.

Istnieją również bardziej jednoznaczne sytuacje. Tylko przewodem samoregulującym pokrywa się rurociągi położone pod ziemią, ponieważ jest to bardziej opłacalne i wygodne. Cienkich rur gazowych nie należy chronić przewodem rezystancyjnym – czasami zdarza się, że rura topi się, a w miejscu styku powstaje dziura.

Dzięki temu diagramowi staje się jasne, jak dużą przewagę mają kable samoregulujące: podano parametry długości linii kablowej oraz temperatury obiektu grzania.

Będzie dobrze, jeśli pod ręką znajdzie się tabela strat ciepła. W niej stratę ciepła określa różnica temperatury rury i otoczenia w połączeniu ze stosunkiem średnicy rury do grubości warstwy izolacji termicznej.

Informacja dostępna jest w wygodnym formacie – watach na 1 metr bieżący.

Dla poglądowego przykładu efektywności energetycznej należy spojrzeć na tabelę strat ciepła rurociągów — pomoże ona w określeniu wymaganej mocy kabla dla planowanej grubości izolacji na rurze.

Zasady i zalecenia dotyczące montażu

Problemy eksploatacyjne nie wystąpią, jeśli przestrzegane będą ogólne normy. Zgodnie z zasadami instalacji urządzeń elektrycznych (PUE), system ochrony przed zamarzaniem należy bezwzględnie wyposażyć w wyłącznik różnicowoprądowy (RCD). Mocowanie na nieprzewodzące prądu powierzchnie i agregaty wykonuje się wyłącznie z oplotem ochronnym. Kable wykończone taką powłoką montuje się również na rurach syntetycznych.

Podczas montażu ma znaczenie temperatura powietrza: prace prowadzi się, jeśli nie jest ona niższa niż -15 °C. Po instalacji wykonuje się obowiązkową izolację termiczną. Aby zmniejszyć straty ciepła, grubość tej warstwy dopasowuje się dokładnie do średnicy rury. Co więcej, przekroczenie tego wskaźnika nie spowoduje niczego złego, a będzie tylko lepiej.

Przewód grzejny uznaje się za funkcjonalny, jeśli promień gięcia osiąga co najmniej 3 średnice produktu. Tj. jeśli promień wyimaginowanego okręgu, którego środek znajduje się bezpośrednio na krawędzi strefy gięcia kabla, jest co najmniej trzy razy większy od średnicy i 6 razy większy od promienia samego przewodu.

Na rysunku R to promień gięcia, dh to średnica kabla, A to długość zagiętej części, L to długość prostej części, α to kąt płaski między dwiema wyimaginowanymi liniami prostymi, które przecinają się w środku umownego okręgu.

Po pracach izolację termiczną i sam kabel sprawdza się pod kątem rezystancji. Następnie na wykopie i rurociągu umieszcza się oznaczenia ostrzegające o obecności elementu grzejnego. Dodatkowo montuje się tabliczkę.

Montaż kabla umożliwia projektantom umieszczenie rury w dogodnym miejscu. W takim przypadku nie ma konieczności układania z uwzględnieniem poziomu przemarzania gruntu.

Sposoby montażu kabli grzejnych

Istnieją cztery główne warianty umieszczenia kabla grzejnego, ale najczęściej stosowane są pierwsze dwa:

• wzdłużne ułożenie jednego kabla;
• mocowanie kabla spiralą wokół gazociągu;
• umieszczenie kilku przewodów grzejnych wzdłuż rury;
• instalacja falistym konturem.

Kabel zwykle prowadzi się wzdłuż dolnej części rury na poziomie godziny 4. lub 8., jeśli wyobrazić sobie, że jej przekrój poprzeczny to okrągła tarcza zegara mechanicznego. W miejscach łączenia podnosi się go o 60°. Jest to w pewnym sensie środek ostrożności: umieszczenie kabla grzejnego z dala od uchwytu mocującego.

Istnieją oddzielne sposoby układania w różnych węzłach systemu. W pobliżu zaworu żyłę wygina się, układa poniżej części ruchomej i mocuje taśmą z włókna szklanego. Przy montażu falistym lub spiralnym skok zwoju zwiększa się tam, gdzie występuje skręt w którąś stronę. Na przykład na połączeniach kolanowych.

Podczas instalacji kabla grzejnego w pobliżu węzłów i połączeń najważniejsze jest pozostawienie wygodnego dostępu do wszystkich elementów sterowania.

Istota montażu jest niezwykle prosta. Wystarczy tylko dobrać trajektorię dla kabla i przymocować go od góry taśmą aluminiową. Najpierw przewód mocuje się jej fragmentami. Następnie dociska się go do rury, aż do uzyskania ścisłego kontaktu. Nie należy przykładać dużych sił, wystarczy minimalne napięcie, zwłaszcza że kabel ma tendencję do nadmiernego rozciągania się.

W dalszej kolejności potrzebne będzie mocowanie taśmą na całej długości kabla:

• w celu poprawy odprowadzania ciepła;
• dla zwiększenia wytrzymałości;
• aby uniknąć kontaktu z izolacją termiczną.

Taśmę aluminiową lub folię stosuje się do obróbki rur z tworzywa sztucznego. W ten sposób unika się nadmiernego nagrzewania plastiku i uzyskuje się bardziej równomierne rozprowadzenie ciepła na całej powierzchni i długości gazociągu. Niezależnie od materiału, z którego wykonana jest rura, montuje się na niej złączkę i łączy zimny koniec doprowadzający z przewodem grzejnym.

Tam, na gazociągu, umieszcza się również czujnik termostatu – najlepiej dokładnie pośrodku pomiędzy ułożonymi liniami. W dalszej kolejności potrzebne będzie ocieplenie odcinka, po czym pracę można uznać za zakończoną.

Montaż wzdłużny kabla grzejnego

Technicznie jest to prostszy sposób. Jednocześnie nie należy oczekiwać takiego samego efektu jak przy montażu spiralnym, gdy gazociąg pokrywany jest „siatką” ze skręconego kabla. Mocowanie wykonuje się równolegle do rury, bliżej dołu. Przepisy bezpieczeństwa nie zabraniają wyższego układania, jednak prawdopodobieństwo uszkodzeń od góry z definicji będzie większe.

Montaż prostoliniowy kabla grzejnego jest często stosowany w przypadku gazociągów, a także rurociągów wodociągowych, kanalizacyjnych i drenażowych.

Schemat rozmieszczenia kabli grzejnych na rurze gazowej zależy bezpośrednio od ich liczby. Jedną linię układa się na dole, odpowiednio na godzinie 4, jeśli ponownie wyobrazimy sobie tarczę zamiast przekroju. Dodanie drugiej będzie oznaczać umieszczenie na tym samym poziomie, ale po drugiej stronie.

W wariancie z trzema odgałęzieniami układa się je w wyimaginowany trójkąt na dolnej połowie rury, przy czym powinien on być skierowany nieco w prawo lub w lewo. Z czterech kabli tworzy się już regularny kwadratowy wzór, a wtedy dwa przewody znajdą się na górze.

Mocowanie spiralą wokół rury

Metodę tę preferuje się w regionach północnych. Prawdopodobieństwo zamarzania wilgoci w rurach gazowych jest tam znacznie wyższe, dlatego zwiększa się powierzchnię styku. Strefa kontaktu przy metodzie spiralnej pokrywa rurę pod różnymi kątami, na zasadzie podobnej do układania falistego, ale jeszcze skuteczniejszej.

Do montażu spiralnego produkuje się długie kable. Producenci zapewniają w ten sposób opcję doboru skoku między zwojami. W praktyce odstęp bywa zmniejszany do 5 cm i mniej. Kabel będzie wtedy około 2 razy dłuższy niż sam rurociąg.

Spiralny sposób montażu ma więcej zalet: w trudnych sytuacjach i przy ekstremalnych temperaturach preferowany jest właśnie on

W niektórych miejscach ułożenie kabla jest utrudnione. Rozwiązaniem będzie właśnie montaż spiralny, ale według innej technologii. Żyłę najpierw nawija się z zapasem, a następnie dokręca, zmieniając kierunek pętli.

Ważne niuanse montażu

Udana instalacja obejmuje kilka elementów. Kluczową rolę odgrywa algorytm działań. Rurociąg należy najpierw przetestować i pomalować, a do montażu wybrać odpowiedni dzień bez opadów. Co więcej – ułożenie niektórych kabli jest możliwe tylko z jednej strony. Wystarczy pominąć ten niuans, a całą pracę trzeba będzie zacząć od nowa.

Praktyczne aspekty korzystania z kabli grzejnych:

• im niżej znajduje się przewód, tym lepiej zachodzą procesy wymiany ciepła;
• warstwa kleju przyspiesza nagrzewanie;
• cienkie rury metalowe należy dodatkowo izolować folią lub taśmą, podobnie jak plastikowe.

Nie należy spieszyć się z mocowaniem do zaworów i gwintowanych elementów. Przewód należy ułożyć w taki sposób, aby później bez przeszkód serwisować, naprawiać i wymieniać elementy rury bez demontażu systemu grzewczego.

Kabel należy uformować w pętlę przy połączeniu, a następnie zwinąć do lekkiego napięcia i przymocować taśmą.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Przegląd samoregulującego kabla grzejnego, w tym zasada działania, zastosowania i testy:

Przykład poglądowy montażu podłużnego na cienkiej rurze, również z ułożeniem w pobliżu zaworu:

Kable do montażu na gazociągu są dwóch rodzajów: samoregulujące i rezystancyjne. Nie trzeba się długo zastanawiać nad wyborem, ponieważ pierwsza opcja jest wyraźnie lepsza pod względem sumy cech. Montaż systemu ogrzewania wykonuje się wzdłużnie, spiralnie lub falistą linią.

Przed tym dobiera się długość i moc grzejnika, wykonuje obliczenia z dużą liczbą parametrów fizycznych. Trzeba bowiem zrozumieć, co się dzieje podczas ogrzewania rury gazowej konkretnymi rodzajami kabla grzejnego, a z czego zrezygnować. Po instalacji dyskomfort i problemy z dostawą gazu odejdą w przeszłość.

Masz pytania lub możesz uzupełnić nasz materiał cennymi informacjami? Proszę zostawić swoje komentarze – blok kontaktowy znajduje się poniżej.