Обогрев трубопровода

Водоснабжение – круглый год

Всем известно, что если не предусмотрен подогрев всего лишь одного участка, расположенного в зоне отрицательной температуры, загородный дом с автономным водоснабжением от скважины или колодца лишается воды на долгие зимние месяцы. Очевидно, что никакая теплоизоляция в данном случае не поможет – образование ледяной пробки в трубе – лишь вопрос времени. Установка нагревательного кабеля на/в трубу с теплоизоляцией надёжно решает эту проблему.

Наиболее эффективен способ обогрева, когда кабель вводится внутрь трубы через специальную обжимную муфту. Температура в трубе контролируется датчиком, который устанавливается на внешней поверхности трубы под теплоизоляцией. Для труб диаметром до 40 мм одной линии нагревательного кабеля обычно бывает достаточно. В случае питьевой воды компания DEVI предлагает для внутренней установки экологически безопасные кабели DTIV-9 и DPH-10.

Наиболее популярны – резистивные кабели DTIV-9, DTIP-10 и саморегулирующийся DPH-10, подключаемый вилкой прямо к розетке сети 220 В.

Кабельная система DEVI обеспечит полную защиту систем водоснабжения и канализации Вашего дома от промерзания. Круглый год.

Обогрев трубопроводов

Задачи, решаемые электрокабельным обогревом (ЭКО) трубопроводов:

1. Предотвращение замерзания воды в трубах водоснабжения, канализации и дренажных систем
2. Поддержание заданной температуры продукта внутри трубы
3. Предотвращение застывания перекачиваемых масел и паст
4. Предотвращение образования ледяных пробок из застывшего конденсата в воздухопроводе
5. Эффективное горячее водоснабжение

Варианты систем электрокабельного обогрева (ЭКО) трубопроводов:

1. Установка кабеля Devi-Pipeguard – 25 на внешней поверхности трубы.

2. Установка кабеля Devi-Pipeheat – 10 (DPH-10) внутри трубы.

3. Обогрев трубопровода под землёй. Кабель Deviflex DTIP-10.

Исходные данные

Параметры	Возможные варианты
Перекачиваемый продукт	Вода питьевая, техническая, канализационная, мазут, солярка, технологические масла и пасты.
Условия расположения трубопровода	Открыто, в коллекторе, в грунте. Один трубопровод в холодных и тёплых зонах.
Материал труб	Металл, пластик, металлопластик.
Конфигурация трубопровода	Отдельные участки, разветвлённый трубопровод, длинный (сотни метров) трубопровод.
Подключение к питающей сети	С одной стороны или в нескольких точках трубопровода.
Наличие трубопроводной арматуры и пр.	Вентили, клапаны, патрубки, Т-образные разветвления, фланцы ревизии.
Длина обогреваемых участков	Ltp, м
Наружный диаметр трубы	d, мм
Толщина стенки трубы	δ, мм
Максимально низкая температура в климатической зоне	Средняя полоса: -35 С Юг: -20 С Север: -55 С
Расчётная температура снаружи	Для Москвы: Т = -26 С
Расчётная температура внутри трубы	Для трубопровода с водой: Т = +4…5 С
Теплоизоляция: материал, коэффициент теплопроводности	Типовое значение = 0,04 Вт/ (м К)
Возможная толщина теплоизоляции
Выбранный (возможный) способ установки кабеля	Снаружи: линейно, спиралью, волной. Внутри: 1 или 2 линии кабеля.
Расчётный коэффициент запаса по теплопотерям	Стандартный: 1,3 (30%)

Расчёт системы обогрева трубопровода:

1. Выбрать тип нагревательного кабеля и терморегулятор:

Обогрев изнутри, трубопроводы с питьевой водой:

DTIV-9: резистивный кабель; поставляется в комплекте с вводной муфтой; необходим

Терморегулятор Devireg 330, Devireg 610.

DPH-10: саморегулирующийся кабель; имеет сетевую вилку; вводная муфта

приобретается, как опция; можно включать в сеть питания (220 В ) без

терморегулятора.

Обогрев снаружи, металлические трубы: DTIP-10, DTIP-18, DSIG-10, DSIG-20,

саморегулирующиеся кабели DPH-10, Devi-Pipeguard-10 (-25, -33), Devi-Hotwatt-55.

Обогрев снаружи, пластиковые трубы: все типы кабелей, кроме DTIP-18, DSIG-20.

Резистивные кабели DTIP-10, DSIG-10 обязательно подключать через терморегулятор!

Пластиковая труба оклеивается сплошным слоем алюминиевого скотча или обматывается

фольгой толщиной 100… 150 мкм.

2. Определить по таблице или рассчитать по формуле теплопотери 1 м q (Вт/м) и всего Q (Вт) трубопровода:

2.1 Трубопровод на открытом воздухе (или в холодном помещении) с теплоизоляцией.

Таблица теплопотерь - в Пособии DEVI «Кабельные электрические системы отопления». Значения теплопотерь с 1 м трубы (Вт/м) приведены в таблице с 30%-ным запасом.

Расчёт теплопотерь 1 м теплоизолированного трубопровода по формуле

q – теплопотери 1 м трубопровода, Вт/м

1,3 – расчётный коэффициент запаса (30%) = 3,14

λ - удельная теплопроводность теплоизоляции, Вт/м К

- перепад температуры

- наружный диаметр трубы, мм

- наружный диаметр теплоизоляции, мм удобен в

случае, когда требуется точное значение теплопотерь для заданных параметров трубопровода.

Теплопотери всего трубопровода длиной L : Q   

2.2 Трубопровод без теплоизоляции расположен непосредственно в земле на глубине h, м.

Теплопотери 1м трубопровода в земле рассчитываются по формуле:

при условии h > 6 d,

где: h - глубина залегания трубы в земле, мм

d - наружный диаметр трубы, мм

Т - перепад температуры Т - Т , типовое значение 30 К

Т - температура внутри трубы, С

Т - температура воздуха, С

- удельная теплопроводность грунта, типовое значение 0,5 Вт/м К

Для выбранных значений Т и У значение требуемой мощности для компенсации теплопотерь

1м трубы q (Вт/м) можно взять из таблицы:

Минимальная температура воздуха в зимний период -30 С
Наружный диаметр трубы, мм	Требуемая мощность (Вт/м) при различной глубине h залегания трубы
	500 мм	800 мм	1000 мм
21	26,9	24,4	23,3
27	28,4	25,6	24,5
33	29,8	26,8	25,5
42	31,7	28,3	26,9
48	32,8	29,2	27,7
60	34,9	30,8	29,2
75	37,3	32,6	30,8
89	39,3	34,2	32,2
114	42,8	36,7	34,4
165	49,1	41,3	38,4

Теплопотери всего трубопровода длиной L : Q 

3. Выбрать нагревательный кабель необходимой длины и мощности из существующей номенклатуры.

Выбираем кабель с мощностью P к (при температуре, поддерживаемой внутри трубы Т и

напряжении питания 220 В) не меньше, чем теплопотери всего трубопровода Q.

Для саморегулирующихся кабелей, закрепляемых снаружи на поверхности труб, погонная мощность

теплоотдачи будет равна (при температуре +4 С и напряжении питания 220 В):

Devi-Pipeguard-10         12,6 Вт/м

Devi-Pipeguard-25         25,3 Вт/м

Devi-Pipeguard-33         31,1 Вт/м

4. Выбрать способ укладки кабеля:

Вдоль трубы в две линии:

Укладка в 1 линию применяется, если теплопотери q не превышают погонную мощность кабеля p (Вт/м). 2,3 или 4 линии кабеля, уложенные вдоль трубы, применяются, если потери 1 м трубы превышают погонную мощность кабеля соответственно в 2, 3 или 4 раза. Намотка спиралью обычно применяется, если теплопотери при выбранной теплоизоляции превышают мощность теплоотдачи 1м нагревательного кабеля.

Шаг спирали h расчитывается по формуле:

где d – наружный диаметр трубы;

L – длина нагревательного кабеля, м;

L – длина обогреваемого участка трубы, м.

Намотка «волной» - самый удобный способ монтажа кабеля, когда теплопотери с 1 м трубы превышают погонную

мощность кабеля. Вначале кабель прикрепляют скотчем к трубе, образуя равномерно провисающие петли (см. рис.),

затем завёртывают петли вокруг трубы.

Следует предусмотреть по ~ 0,5 м кабеля на усиление прогрева трубопроводной арматуры, патрубков и на

Изготовление соединительных муфт саморегулирующихся кабелей.

5. Выбрать терморегулятор для управления работой системы ЭКО.

Для задачи обогрева трубопроводов с водой, накопительных баков применяется терморегулятор Devireg 330

с рабочим диапазоном (-10…+10) С.

Для решения технологических задач: Devireg 330 с необходимым температурным диапозоном или

дифференциальный терморегулятор Devireg 316.

ПРИМЕР 1: обогреть зону промерзания участка трубы водоснабжения дачного дома.

Данные: средняя полоса; полипропиленовая труба с участком промерзания длиной L=30 м,

с наружным диаметром d=32 мм; расположена на открытом воздухе; вода питьевая.

Рассчитываем перепад температуры Т=+4-(-26)=30 С. Выбираем теплоизоляционные трубки (Thermaflex, Kailflex,

Энергофлекс и др.) с подходящим внутренним диаметром и с толщиной теплоизоляции 20 мм (расчётный коэффициент

теплопроводности = 0,04 Вт/(м К)).

В таблице теплопотерь находим q = 10,8 Вт/м; Q=10,8 Вт/м х 30 м =324 Вт.

При установке кабеля внутри трубы выбираем марку кабеля с наружной оболочкой, безвредной для питьевой воды и

мощностью не меньше теплопотерь всего трубопровода.

Вариант 1: Резистивный кабель. В нашем примере DTIV-9 40м 329 Вт.

Устанавливается внутри трубы.

Вариант 2: Саморегулирующийся кабель. В нашем примере Devi-Pipeheat-10 (DPH-10) 30м (мерный, на бобине)

12,6 Вт/м х 30 м = 378 Вт (при 0 С, 220 В) для установки внутри или снаружи трубы. Альтернативное решение – саморегулирующийся

кабель Devi-Pipeguard-10 – в нашем примере может быть установлен только на внешней поверхности трубы, так как наружная оболочка

этого кабеля не допускает прямого контакта с питьевой водой. Перед установкой кабеля поверхность пластиковой трубы должна быть

обязательно покрыта сплошным слоем фольги или алюминиевого скотча.

ПРИМЕР 2: обогреть трубу канализации, расположенную непосредственно в земле.

Данные: средняя полоса; чугунная труба с участком промерзания длиной L = 40 м, с наружным диаметром d = 10 мм; расположена

в песчаном грунте на глубине h = 0,6 м. Теплоизоляция и коллектор трубопровода отсутствуют.

Рассчитываем по формуле (пп.2.2) теплопотери 1 м трубопровода:

Общие теплопотери:

Нагревательный кабель с внешней оболочкой, стойкой к агрессивной среде и обеспечивающей компенсацию теплопотерь при установке

в однулинию внутри трубы: Devi-Pipeguard-33 в водной среде имеет мощность теплоотдачи не меньше расчётных теплопотерь. Итак,

выбираем саморегулирующийся кабель длиной 40 м. Соединительная муфта должна иметь дополнительную термоусадочную трубку из

материала KYNAR для защиты от влияния агрессивной среды.

14.11.11