Ogrzewanie wodociągu: najlepsze opcje ogrzewania + analiza cech technicznych

W okresie zimowym, na skutek gwałtownego spadku temperatury powietrza i zamarzania gruntu, w zewnętrznych odgałęzieniach systemu wodociągowego mogą tworzyć się zatory lodowe. Aby temu zapobiec, należy zorganizować ogrzewanie wodociągu, stosując jedną lub kilka skutecznych technologii.

W prezentowanym przez nas artykule opisano wszystkie metody zapobiegające tworzeniu się lodu w rurach wodociągowych. Opowiemy, jak prawidłowo utrzymać sprawność instalacji w mrozy i zapobiec awariom sprzętu. Samodzielni majsterkowicze znajdą u nas instrukcje dotyczące budowy systemów izolacji termicznej i ogrzewania.

Opcje izolacji wodociągu

Problem izolacji termicznej i podgrzewania rur powstał z powodu sezonowych zmian temperatury i, w konsekwencji, pojawienia się zamarzającej górnej warstwy gruntu.

W okresie zimowym głębokość zamarzania wynosi średnio 0,8-1,8 m, a w najbardziej skrajnych północnych punktach Rosji – do 3,5 m.

Kopanie głębokich, ale wąskich wykopów pod układanie rur wodociągowych jest wysoce nieekonomiczne. W przypadku awarii, prace naprawcze będą skomplikowane i pracochłonne.

Wraz z kopaniem rowów na dużej głębokości trzeba będzie urządzić głowicę – zainstalować keson, w którym zazwyczaj znajduje się sprzęt pompowy. Są to kosztowne i nieracjonalne działania, do realizacji których konieczne jest wynajęcie specjalistycznego sprzętu.

Aby zaoszczędzić pieniądze i ułatwić konserwację wodociągu, układa się go na niewielkiej głębokości, stosując różne środki izolacji – od materiału termoizolacyjnego po kabel grzejny.

Tabela strat ciepła. Grubość materiału termoizolacyjnego zależy od średnicy rury. Odpowiednio, straty ciepła obliczane są z uwzględnieniem obu parametrów.

Często sposób ogrzewania podziemnego wodociągu wybiera się na podstawie warunków montażu i względów ekonomicznych. Czasami bardziej opłaca się połączyć dwie różne technologie. Na przykład montuje się kabel na całej długości rury, włącznie z końcem opuszczonym do studni, a górną część znajdującą się w gruncie izoluje się płaszczem ze styropianu.

Metoda # 1 — zastosowanie izolacji

Tradycyjnym i najbardziej rozpowszechnionym sposobem ogrzewania zakopanych w gruncie rur, a także „napowietrznych” wodociągów jest mechaniczne ocieplenie, które wykonuje się za pomocą specjalnych materiałów.

Obudowę wybiera się na podstawie warunków danego regionu oraz szczególnych cech sytuacji geologicznej, np. agresywności gruntów lub występowania wysokich wód gruntowych.

Istnieje szereg wymagań stawianych materiałom. Muszą one posiadać takie cechy jak:

• niska przewodność cieplna – gwarancja efektywności energetycznej i oszczędności;
• odporność na zużycie, długi okres eksploatacji bez utraty podstawowych właściwości;
• odporność na substancje organiczne i chemiczne, a także na mikroorganizmy i bakterie glebowe;
• brak odkształceń przy wysokiej wilgotności i niskich temperaturach.

Producenci zazwyczaj dołączają do wyrobów listę parametrów technicznych, które należy uwzględnić przy wyborze alternatywnych rozwiązań. Zdarzają się przypadki, gdy zastosowanie osłon z ekstrudowanego styropianu jest znacznie bardziej racjonalne niż drogich natrysków poliuretanowych.

Popularne materiały izolacyjne:

Wszystkie wymienione materiały są aktualne, można je łatwo znaleźć w sprzedaży. Należy preferować izolację o niskiej przewodności cieplnej i wysokiej wytrzymałości.

Łatwiej zamontować tę, która nie wymaga dodatkowych narzędzi, ma niską wagę i małą objętość, dobrze poddaje się obróbce.

Metoda # 2 — izolacja termiczna powietrzem

Ta metoda jest stosowana w sektorze użyteczności publicznej i przemyśle, aranżacja ochronnej poduszki powietrznej na działce jest związana z trudnościami. Technologia polega na dostarczaniu ciepłego powietrza do kanału, w którym znajduje się wodociąg. Rura od góry jest przykrywana dowolnym rodzajem izolacji termicznej.

Sposób jest racjonalny dla dużych obiektów przemysłowych, gdzie można wykopać obszerne wykopy pod rury i dostarczać ogrzane powietrze za pomocą specjalistycznego sprzętu.

Ta technologia ma warianty. Na przykład, jeśli średnica rury jest niewielka, umieszcza się ją w podobnym wyrobie, ale o większej średnicy. Takie ułożenie zapobiega bezpośredniemu kontaktowi przewodu z wodą z gruntem, a tym samym ochładzaniu. Dodatkowo między ściankami powstaje niewielka przestrzeń, przez którą krąży ogrzane powietrze.

Minusem metody jest niemożliwość zastosowania dla wodociągu prowadzonego nad ziemią. Jest ona aktualna tylko dla instalacji umieszczonych w gruncie, najlepiej poniżej poziomu przemarzania.

Metoda # 3 — podwyższone ciśnienie

Istnieją normy określające wartość ciśnienia w sieciach przy różnych rodzajach urządzeń wodociągowych. Na przykład dla wieżowców optymalne parametry to 4-4,5 bara, podczas gdy w domach prywatnych mogą być większe lub mniejsze.

Zazwyczaj wyposażenie stacji pomp, która dostarcza wodę ze studni, jest przystosowane do 1,5-2,7 bara. Ustawienie przekaźnika ciśnienia w warunkach fabrycznych – 2,8-3 bara.

Maksymalne ciśnienie robocze dla systemów zaopatrzenia w wodę domów jednorodzinnych przyjmuje się na 6,5–7 barów, ale takie wartości występują rzadko, częściej nie osiągają 3 barów. Aby chronić wodociąg przed zamarzaniem, ciśnienie w systemie podnosi się, przykładowo, z 3 do 5 barów.

Głównym warunkiem jest zainstalowanie specjalnego sprzętu, ponieważ nie każdy jest w stanie wytrzymać takie ciśnienie.

Częściej podwyższenie ciśnienia stosują pracownicy komunalni, właściciele domów letniskowych używają go bardzo rzadko. Jeśli wytrzymałość systemu na to pozwala, na okres zimowy wyłącza się pompę, a ciśnienie podnosi do 5 barów.

Metoda # 4 — podgrzewanie z wykorzystaniem energii elektrycznej

Montaż kabla grzejnego uważany jest za najskuteczniejszą metodę spośród wszystkich aktywnych. Zasada ogrzewania jest prosta: prąd elektryczny przepływa przez przewód zainstalowany wewnątrz lub na zewnątrz rury i podnosi jej temperaturę poprzez przekształcanie energii elektrycznej w cieplną.

Prąd elektryczny musi wydzielać ilość ciepła niezbędną do utrzymania temperatury powyżej 0°C, aby woda znajdująca się w fazie ciekłej nie zaczęła krystalizować i zamieniać się w lód.

Do kabla grzejnego stawiane są szczególne wymagania. Należy go maksymalnie chronić przed wpływem zewnętrznych czynników mechanicznych, wilgoci. Powłoka musi być wytrzymała, bez uszkodzeń i defektów.

Rozważmy dwa typy kabli, które są aktywnie używane do ogrzewania rur dostarczających wodę do domów jednorodzinnych.

Wariant 1 – kabel rezystancyjny

Zaletą produktu jest specjalnie dobrany stop metali o wysokiej rezystancji, który powoduje dużą ilość wydzielanego ciepła. Z dwóch rodzajów kabli – jednożyłowego i dwużyłowego – bardziej praktycznym jest drugi wariant.

Kabel jednożyłowy wymaga zamknięcia obwodu elektrycznego. Oznacza to, że podczas montażu oba końce należy wyprowadzić do źródła zasilania. Z dwużyłowym jest prościej: pierwszy koniec podłącza się do źródła energii elektrycznej, a drugi „zamyka”, zakładając na niego złączkę kontaktową.

Dwie żyły pełnią różne funkcje: jedna służy jako źródło ciepła ogrzewające wodociąg, a druga zapewnia przewodność. Jednak w niektórych kablach obie żyły są grzejne.

Przewody są chronione powłoką polimerową, często wielowarstwową. Ponadto od góry pokrywa je ekran uziemiający, a od zewnątrz – wytrzymała, termoizolacyjna osłona z PVC.

Dlaczego wybiera się kabel rezystancyjny? Charakteryzuje się on dużą wydajnością cieplną, mówiąc prościej, mocno się nagrzewa i przekazuje ciepło do rury wodociągowej. Można go zamocować na całej długości przewodu, owinąć wokół złączy i kołnierzy.

Jeśli rurociąg ma skomplikowaną konstrukcję z wieloma kształtkami, kabel należy wziąć około 2-3 razy dłuższy, aby wystarczyło na owinięcie.

Dodatkowymi zaletami wariantu oporowego są przystępna cena i łatwość montażu. Wszystkie czynności przygotowawcze i instalacyjne można wykonać samodzielnie.

Do wad zalicza się zakup dodatkowego wyposażenia: wyłączników automatycznych, czujników, jednostek sterujących. Uważa się, że tuleja końcowa powinna być fabryczna – dla zapewnienia bezpieczeństwa i prawidłowej pracy grzejnika.

Wariant 2 – samoregulujący przewód grzejny

Zasada działania i konstrukcja kabla radykalnie różnią się od pierwszego wariantu. Systemy samoregulujące są uznawane za bardziej ekonomiczne i wygodne w instalacji.

Budowa kabla:

Pomiędzy dwoma żyłami przewodzącymi znajduje się matryca półprzewodnikowa, której głównym zadaniem jest wytwarzanie ciepła. Ilość ciepła zależy od temperatury otoczenia.

Z punktu widzenia zużycia energii ten typ kabla wydaje się idealny. Gdy temperatura powietrza lub rury spada, zwiększa on pobór energii i wydziela więcej ciepła, a gdy temperatura rośnie, przewodność gwałtownie spada.

Efektywność zwiększa się również dzięki ogrzewaniu poszczególnych odcinków wodociągu. Jeśli samreg jest ułożony na zewnątrz i w nieogrzewanych pomieszczeniach, to odcinki „zewnętrzne”, chłodniejsze, będzie ogrzewał mocniej. Im bardziej narażona jest strefa ogrzewana, tym więcej ciepła wydziela kabel.

Zalety systemów samoregulujących:

• oszczędność energii elektrycznej;
• efektywność ogrzewania;
• rozłożenie na „strefy”;
• wygodna długość.

W przeciwieństwie do kabla oporowego, który jest sprzedawany w gotowej formie i ma określoną długość, samreg można ciąć według potrzeb. Zazwyczaj na płaszczu zaznaczone są miejsca cięcia, a odstęp między nimi wynosi 20 lub 50 cm.

Wada też istnieje – ogrzewanie długich odcinków sporo kosztuje. Jeśli kabel małej mocy można kupić w cenie 2,4-3 zł/m, to koszt wysokiej jakości i mocnego sięga 12 zł/m i więcej.

Zalecenia i instrukcje montażowe

Zaizolowanie wodociągu nie jest tak trudne, jak podłączenie kabli grzejnych, dlatego rozważymy techniczne niuanse montażu dotyczące właśnie wyposażenia elektrycznego.

Montaż zewnętrzny kabla grzejnego

Mocowanie wzdłuż zewnętrznej powierzchni rury jest często stosowane, gdy trzeba ogrzać otwarte odcinki wodociągu znajdujące się w cokole, piwnicy, kesonie.

Przymocować przewód do rury można na dwa sposoby:

• przeciągnąć wzdłuż powierzchni na całej długości;
• owinąć spiralą.

Pierwszy wariant jest bardziej ekonomiczny i praktyczny, jeśli moc kabla wystarczy do ogrzania rury. W szczególnie zimnych odcinkach można zastosować drugi sposób, ale zużycie przewodu wzrośnie.

Mocowanie odbywa się w następującej kolejności:

Jest to najprostszy w montażu sposób mocowania kabla grzejnego.

Zalecenia dotyczące instalacji:

1. W celu ogrzania polipropylenowej rury wodociągowej o średnicy do 32 mm wystarczy zamocować kabel wzdłuż jednej strony – która konkretnie, nie ma znaczenia. Jeżeli jednak konieczne będzie ocieplenie kanalizacji, przewód należy mocować wyłącznie od dołu.
2. Jeśli istnieje wybór izolacji, należy wybrać grubszą. Przegrzanie nie grozi kablowi samoregulującemu, za to straty ciepła znacznie się zmniejszą. Im grubsza „kurtka”, tym mniej kabel samoregulujący będzie zużywał prądu, tym większe oszczędności.
3. Taśma samoprzylepna aluminiowa to najlepszy materiał do mocowania do rury. Klej akrylowy nie ulega zniszczeniu pod wpływem ciepła, które równomiernie rozprowadza się po całej ogrzewanej powierzchni.
4. Promienie słoneczne niszczą niektóre rodzaje izolacji i mocowań, dlatego do odsłoniętych odcinków lepiej dobierać czarne opaski i taśmę nie reagującą na promieniowanie UV.

Jeśli kabel mocuje się nie prosto, a spiralnie, ocieplenie będzie przebiegać według tej samej zasady – nałożenie „kurtki” i zamocowanie opaskami. Bez izolacji część energii zostanie zmarnowana na ogrzewanie powietrza.

Szczegóły podłączenia kabla samoregulującego

Ciągnięcie przewodów do rury od rozdzielnicy jest niecelowe, dlatego kabel samoregulujący należy podłączyć do przewodu zasilającego, który z kolei w razie potrzeby po prostu włącza się do gniazdka. Do pracy potrzebna będzie opalarka budowlana, nóż, zestaw rur termokurczliwych do zaciskania i tulejek do łączenia styków.

Należy pamiętać, że urządzenia elektryczne w wilgotnym środowisku stają się bardziej niebezpieczne, dlatego szczególną uwagę należy poświęcić szczelności.

Instrukcja zdjęciowa dotycząca podłączania:

Jak widać, nie ma trudności przy wewnętrznym montażu kabla, po prostu wszystkie czynności należy wykonywać bardzo ostrożnie i kolejno.

Przy wyborze kabla zasilającego należy uwzględnić położenie gniazdka. Jeśli znajduje się ono blisko rury, można kupić najkrótszy produkt, ale częściej trzeba nabyć 4-5-metrowy przewód.

Pozostało zaciśnięcie końca kabla samoregulującego:

Ze szczelnie obrobionym końcem kabel jest w pełni gotowy do eksploatacji. Aby rura wodociągowa nie zamarzała, pozostaje przymocować kabel samoregulujący na całej długości magistrali, zaizolować go i włożyć wtyczkę do gniazdka.

W niektórych przypadkach montaż kabla zewnętrznego jest uważany za nieudany, na przykład jeśli przechodzi przez płyty stropowe lub betonowe bloki studni. Wtedy stosuje się montaż wewnętrzny.

Jeśli do ogrzewania zewnętrznego lepiej jest użyć produktu płaskiego, to do wewnętrznego nadaje się specjalny kabel o okrągłym przekroju i szczególnie niezawodnej hydroizolacji.

Schemat montażu kabla grzejnego wewnątrz rury. Do instalacji potrzebny jest trójnik, zestaw armatury hydraulicznej oraz dławik z uszczelką gumową.

Montaż wewnętrzny kabla grzejnego wymaga szczególnej ostrożności i przestrzegania pewnych zasad. Na przykład nie należy przeprowadzać przewodu przez miejsca, gdzie od wewnątrz wystają połączenia gwintowane – ostre krawędzie mogą uszkodzić osłonę ochronną.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Wideo #1. Instruktaż dotyczący montażu zewnętrznego:

Wideo #2. Szczegółowy opis instalacji wewnętrznej:

Wideo #1. Praktyczne zastosowanie w warunkach działkowych:

Jeśli odpowiednio dobierze się sposób izolacji wodociągu i wykona prace montażowe zgodnie z zasadami, nie będzie problemów z rurami w okresie zimowym. O izolacji magistrali ułożonej w gruncie należy zadbać z wyprzedzeniem, a odsłonięte odcinki można zaizolować w dowolnym dogodnym czasie.

Czy chcieliby Państwo opowiedzieć, w jaki sposób ocieplili Państwo trasę wodociągową na własnej działce? Czy mają Państwo informacje na temat wyboru materiału i technologii jego układania, którymi warto podzielić się z odwiedzającymi stronę? Proszę pisać komentarze w bloku poniżej, zadawać pytania, zamieszczać zdjęcia związane z tematem artykułu.