Подогрев водопровода

Тема, которая будет рассматриваться в данной публикации, заинтересует в большей мере собственников загородного жилья или владельцев частных домов, особенно, если строение оснащёно полностью автономной системой водоснабжения.  Чрезвычайно неприятной бывает ситуация, когда резкое похолодание на улице знаменуется еще и тем, что из открытых кранов перестает течь вода. Удивляться нечему – если не предусмотрена надежная термоизоляция и подогрев водопровода на одном из его участков произошло замерзание, закончившееся или пробкой, или таким значительным сужением просвета трубы, что движение воды становится крайне затруднённым.

Подогрев водопровода

Это не только очень некомфортно с бытовой точки зрения – последствия могут быть и куда хуже. Если процесс замораживания не предотвратить или не остановить, то с большой долей вероятности это может привести к деформации трубопровода и даже к разрыву тела трубы. Все это заканчивается крупной аварией с неизбежным капитальным ремонтом системы водоснабжения.

Замерзание труб чревато серьезными авариями

Безусловно, всегда еще при проектировании будущего дома и его инженерных сетей предпринимаются шаги для недопущения подобной ситуации. Трубы водопровода заглубляются в грунт ниже уровня промерзания, рассчитанного для конкретной местности, обязательным условием становится надежная их термоизоляции. Однако в ряде случаев подобных мер просто недостаточно.

Не всегда есть возможность расположить трубы ниже уровня промерзания почвы

Характерный пример – углублению траншеи попросту мешает каменистая гряда или какие-либо расположенные снизу железобетонные конструкции. Уязвимыми местами всегда остаются участки водозабора – выходы их колодцев или скважин, места врезки в городскую водопроводную сеть. Часто ледяные пробки возникают на участках подъема труб к зданию, в неотапливаемых подвалах, в местах прохождения через бетонный массив цоколя и т.п.

Подобные участки водопровода требуют особого внимания, и лучше будет, если в этих местах будет предусмотрен электрический подогрев. Выполнить это – не так и сложно, потому что современные технологии позволяют воспользоваться для таких целей специальным греющим кабелем.

Как работает система подогрева водопровода

Принцип подогрева основан на преобразовании электрической энергии в тепловую при прохождении тока по специальным греющим кабелям (аналогично работе привычной всем спирали или ТЭНа). Кабель крепится снаружи или размещается внутри трубы на самых уязвимых для промерзания участках. Выделяемое им количество тепла достаточно для того, чтобы поддерживать в полости трубопровода такой минимально возможный уровень температуры, который должен исключить начало кристаллизации воды и переход ее в твердое состояние.

Вполне понятно, что при этом сам кабель должен иметь надежную электро- и гидроизоляцию с хорошим запасом прочности, так, чтобы полностью исключалась какая бы то ни было вероятность разрыва, плавления, пробивания напряжения на трубопровод.

В настоящее время покупатель может выбрать один из нескольких вариантов греющего кабеля:

Обогревательные кабели резистивного действия

Эта разновидность кабелей – самая простая по своему устройству. Проводник выполнен из определенного сплава с высоким сопротивлением, и при прохождении электротока по нему начинается выделение тепла.

Разновидности резистивных кабелей

Выпускаются они в одножильном или двужильном варианте. Одножильные в рассматриваемых условиях применяются нечасто – по той простой причине, что они требуют обязательно «закольцовки» цепи, то есть оба конца кабеля должны сойтись в одном месте – у источника питания.  При обогреве труб такое исполнить не всегда просто, а часто — и вообще невозможно.

Двухжильные в этом отношении практичнее – с одного конца такой кабель подключается к электросети, а с другого установлена контактная муфта, обеспечивающая замкнутость цепи.

Роль источника тепла может исполнять один проводник — второй в этом случае служит только для обеспечения проводимости. В некоторых кабелях нагревательными способностями обладают оба провода – мощность таких устройств значительно выше.

Типичное строение резистивное кабеля

Проводники защищены надежной, чаще всего – многослойной изоляцией, заземляющим контуром – экраном. Внешний слой составляет высокопрочная, стойкая к внешним воздействиям поливинилхлоридная оболочка.

К положительным качествам подобных кабелей можно отнести:

• Высокие показатели мощности и общей теплоотдачи, что особенно важно на водопроводных трубах большого диаметра или при большом количестве фасонных элементов, требующих подогрева (тройников, фланцев, кранов и т.п.)
• Относительная простота конструкции, которая предопределяет и их доступность с точки зрения стоимости. Так, подобный кабель минимальной мощности можно приобрести по цене от 150 рублей за метр.

Есть у резистивных кабелей и свои недостатки:

• Для экономичности эксплуатации подобной системы подогрева водопровода потребуются приобретение и установка дополнительных устройств – термодатчиков, блоков контроля и автоматического управления, которые будут поддерживать температуру на заданном уровне, включая электропитание по мере необходимости.
• Кабель реализуется определенным метражом, и концевая контактная втулка должна устанавливаться в производственных условиях. Самостоятельно проводить резку кабеля запрещается.

Полупроводниковые саморегулирующиеся греющие кабели

Эта разновидность кабеля была разработана специально для экономичности эксплуатации, и в корне отличается и устройством, и принципом своего действия.

Строение и схема действия саморегулирующегося полупроводникового кабеля

Два металлических проводника разделены между собой специальной полупроводниковой матрицей, которая исполняет роль излучателя тепла. Особые свойства используемого полупроводника обеспечивают его максимальную токопроводность при низких температурах, а при их повышении потребление электроэнергии значительно снижается. Характерно, что подобный процесс саморегуляции происходит в каждой конкретной точке по всей длине кабеля. Температура по длине трубы может достаточно сильно отличаться, и, таким образом, максимальный нагрев осуществляется именно на самых уязвимых участках трубопровода.

Преимущества использования такого кабеля очевидны:

• Достигается немалая экономия в плане расходования электроэнергии. При повышении общей температуры воздуха система сразу же прореагирует снижением потребляемой мощности.
• Такой кабель можно приобрести любой длины – на большинстве его разновидностей предусмотрены места реза с шагом 200 или 500 мм.

Основной недостаток подобной системы подогрева водопровода – достаточно высокая цена. Так, даже самые недорогие виды могут стоить порядка 300 рублей за метр, а верхний предел стоимости «зашкаливает» даже за 1000.

Система подогрева водопровода может подразумевать наружную установку кабеля или же размещение его в полости трубы.  Каждая из таких технологий имеет свои особенности, что учитывается при подборе нужной модели и при выполнении работ.

Греющие кабели могут выпускаться с круглым сечением, но для внешнего размещения на трубе лучше подходит приплюснутая  (ленточная) форма, которая в большей мере будет контактировать с поверхностью и эффективнее отдавать тепловую энергию. Диапазон мощностей тоже достаточно широк – от 10 и до 60 Вт на погонный метр – это следует учитывать при составлении проекта системы подогрева, с учетом материала труб и конкретных условий расположения водопровода.

Существует достаточно сложная система расчета требуемой мощности, которую используют специалисты на стадии составления проектов. Однако, упрощенно. В бытовых условиях, можно ориентироваться на следующие параметры:

Для установки кабеля внутри трубы обычно достаточно удельной мощности 10 Вт/м

Если планируется, обогрев трубопровода с размещение кабеля внутри, то для этого будет достаточно удельной мощности в 10 Вт/м.

При наружном размещении кабеля на металлических или полимерных водопроводных трубах, опираются на следующие показатели:

— Ø  ½  ÷  ¾  inch   –  17 Вт/м;

— Ø  ¾  ÷ 1½  inch  –   27 Вт/м.

Более мощные греющие кабели или ленты (например, 31 Вт/м) применяются в условиях частного строительства для обогрева канализационных труб с диаметром 100 мм и выше.

В комплект поставки системы подогрева водопровода обычно входит сам греющий кабель и «холодная» часть – провод для коммутации с источником электроэнергии. «Холодный кабель» может быть уже соединенным с греющей частью, но чаще эту работу приходится проводить самостоятельно. В этом случае в комплекте могут быть трубчатые клеммы-переходники и необходимое количество термоусадочных трубок разного диаметра. В случае использования саморегулирующегося кабеля, коме того, должна быть специальная концевая втулка, надежно изолирующая обрезанный конец.

Установленная концевая втулка-заглушка

Видео: один из комплектов греющего кабеля для водопровода

Термодатчик с блоком автоматики (терморегуляции) в комплект практически никогда не входят – их придется покупать отдельно. Блоки терморегуляции выпускаются в различном исполнении – так, они могут быть аналогичными термостатам теплого пола с монтажев на стене,, устанавливаться в электрощит на DIN-рейку по типу обычного автомата, крепиться непосредственно на трубу в удобном для обслуживания и контроля месте.

Терморегулятор, устанавливаемый на DIN-рейку

Для саморегулирующихся кабелей выпускаются компактные терморегуляторы, которые размещаются на «холодной» части кабеля, заранее настроенные на включение питания при падении температуры до 5 ºС и отключение при достижении 15 ºС.

«Холодный» провод с установленным терморегулятором

Обустройство системы подогрева водопровода потребует установки отдельного автомата, с расчетной мощностью порядка 25 ампер. Никогда не станет лишней и система аварийного защитного устройства – УЗО.

Монтаж системы подогрева водопровода

Важнейшая операция — соединение греющего кабеля с  кабелем питания

Кабель реализуется чаще всего метражом, то есть приобретается необходимое количество для прогрева конкретного участка трубы.  Перед началом монтажа обязательно еще раз проверяется целостность изоляции кабеля по всей его длине. Ни в коем случае не допускается укладка кабеля с признаками поверхностного повреждения.

Одна из самых ответственных операций — коммутация греющей части кабеля с «холодной», если она не была предусмотрена производителем или эта услуга не предоставляется магазином.  Каждая из моделей может иметь свои специфические особенности соединения, которые обязательно должны быть отражены в прилагаемой к комплекту инструкции. Главная задача – обеспечить надёжный электрический контакт и, вместе с тем, создать многослойную изоляционную защиту, полностью исключающую вероятность замыкания и пробоя напряжения наружу.

Для примера — рассмотрим пошагово, как производится подготовка кабеля к дальнейшей укладке на систему водопровода.

Пошаговая инструкция подготовки греющего кабеля к дальнейшему монтажу 

	При покупке необходимого метража кабеля обычно сразу приобретается и соответствующий набор для проведения соединения с кабелем питания и изоляции свободного конца. В комплект входят термоусадочные трубки различного диаметра и длины, обжимные гильзы, которые будут играть роль соединительных клемм. Термоусадка для таких целей используется особая, нанесенным на внутренней поверхности слоем клея – это резко повышает изоляционные качества получаемый соединений. Во многих наборах для изоляции свободного конца кабеля предусматривается нее обычная термоусадочная трубка, а готовая муфта, уже заглушенная с одного края (как в настоящем примере).
	После того как отмерена и отрезана необходимая длина кабеля, можно переходить к работе. Удобнее всего это производить не «на колене», а на верстаке. С конца греющего кабеля, который будет соединяться с кабелем питания, аккуратно снимается внешняя изоляция, на расстояние 45 мм от края. Делается аккуратный надрез по окружности ножом…
	…затем – продольный надрез, и верхняя плотная изоляция на этом участке легко снимется. Под ней может оказаться экранирующая оплетка заземления – если кабель оснащен ею. В нашем случае не предусматривается подключения к заземляющему контуру, так что кабель был выбран без оплетки. Если же она есть – ее аккуратно отрезают кусачками. В том же случае, когда планируется коммутация и заземляющего контура, оплетка собирается в одну аккуратную косичку и пока что отгибается в сторону.
	Под верхним слоем изоляции откроется еще один – более тонкий полупрозрачный. Его тоже аккуратно снимают.
	Нагревательная матрица аккуратно разрезается ножом по центру, не доходя примерно 5 мм до конца участка со снятой изоляцией
	На разъединенные половинки одевают термоусадочные трубки.
	Обратите внимание – одна из них примерно на 15÷20 мм короче другой. Это необходимо, чтобы разнести по длине соединения двух проводов кабеля.
	С помощью строительного фена трубки прогреваются, осаждаются, плотно облегая изолированные участки проводов.
	Проводится подрезка кончиков проводов – каждый из них должен выступать их термоусадки примерно на 9÷10 мм.
	Производится зачистка проводника от остатков матрицы. Для этого сначала делается аккуратный надрез по окружности, а затем надрезанный «цилиндрик» легко снимется поступательно вдоль провода.
	На иллюстрации хорошо показаны зачищенные провода кабеля. На них поочередно надевается обжимная гильза.
	Затем производится ее обжим – с помощью бокорезов, плоскогубцев или специальной обжимки. Сразу имеет смысл проверить качество контакта – провод должен быть надежно зафиксирован в гильзе, без малейшего люфта.
	Вот так должна выглядеть гильза после обжатия по одной стороне.
	Точно такая же операция проводится и на втором проводе нагревательного кабеля
	После этого на концы проводов с обжатыми гильзами надеваются отрезки термоусадочной трубки.
	Переходят к «холодному концу» то есть к кабелю подведения питания. Снимается участка внешней изоляции примерно на 40 мм, зачищаются на 8÷10 мм концы проводов.
	На кабель питания последовательно одеваются и пока отводятся в сторону два отрезка термоусадочной трубки большого диаметра. Вначале одевается тот, что длиннее…
	…а затем – и более короткий.
	Так как в нашем случае заземления не предполагается, желто-зеленый провод попросту откусывается. В том случае, когда экранированный нагревательный кабель будет соединяться с контуром заземления, этот провод пока что временно отгибают в сторону.
	Зачищенный конец одного провода вставляется в одну из гильз, установленную на конце нагревательного кабеля, производится обжим. Причем начинают такой электромонтаж с более коротким проводом нагревательного кабеля.
	Аналогичная операция проводится и со вторым проводом питания. Его длину уже точно подрезают по месту (понятно, что он требует небольшого укорочения), а потом проводят зачистку конца.
	Далее все так же – зачищенный конец провода вводится в гильзу и обжимается.
	Провода скоммутированы, но теперь необходимо обеспечить их надежную изоляцию.
	Для этого ранее надетые отрезки термоусадочной трубки сдвигаются так, чтобы они расположились по центру узлов соединения, полностью закрывая их в обеих сторон.
	Далее, производят прогрев феном для плотной усадки трубок.
	Следующим шагом смещают ранее надеты отрезок широкой термоусадки (более короткий) на участок коммутации.
	Он должен полностью перекрыть его – на всем протяжении от снятых внешних изоляций нагревательного и электрического кабелей.
	Проводится прогрев и усадка этого участка. Трубка должна плотно облечь все соединения, расположенные под ней, создав общий «кокон». Кстати, именно после этого может проводиться, при необходимости, коммутация контура заземления с экранирующей оплеткой. Соединение проводится таким же образом – с помощью обжимной гильзы и с закрытием сверху этого узла небольшим отрезком термоусадки малого диаметра.
	После этого весь получившийся узел полностью закрывается вторым, более длинным отрезком термоусадочной трубки большого диаметра.
	Производится прогрев и окончательная герметизация соединения кабелей. Так как термоусадка имеет внутри клеевой слой, при нагреве небольшие капельки клея могут выступить наружу с торцов. Это – вполне нормальное явление, говорящее лишь о хорошем качестве создаваемого изоляционного узла.
	Готовый узел коммутации нагревательного и электрического кабелей должен выглядеть примерно вот так.
	Теперь пришла пора выполнить изоляцию свободного конца нагревательного кабеля. В нашем случае для этого будет использоваться готовая муфта-заглушка, но вполне можно обойтись и термоусадочной трубкой с клеевым внутренним слоем. Чтобы обеспечить полную безопасность и надежность изоляции, рекомендуется несколько разнести по длине срезанные концы двух проводников нагревательного кабеля. Для этого один проводник подрезается «ступенькой», то есть делается короче другого на 7÷10 мм.
	Далее, надевается концевая муфта. Это, по сути, тоже термоусадочная трубка, но только с уже заглушенным концом. Если же используется обычная термоусадка, то она надевается таким образом, чтобы помимо 45-50 мм, надетых на кабель, порядка 30 мм оставались свободными, то есть выходили за срезанный торец.
	Далее – все обычным порядком – надетая муфта прогревается феном.
	При нагреве муфта осаживается и создает надежную изоляцию на конце нагревательного кабеля. Если используется трубка, то после нагрева и усадки ее выступающий за границы кабеля участок тщательно обжимается плоскогубцами на ширину порядка 12÷15 мм. Оставшийся излишек трубки, чтобы он не мешал при монтаже кабеля, можно срезать.
	Все, подготовка кабеля к дальнейшему монтажу на водопроводную систему – закончена.

Еще один пример  разделки кабеля и его соединения с проводом питания приведен в приложенном ниже видеоролике.

Видео: как правильно коммутировать греющий саморегулирующийся кабель