Расчет и подбор греющего кабеля для системы обогрева труб электрокабелем

Цена на кабели для обогрева труб  в нашем каталоге

См. также: Монтаж греющего кабеля для защиты от замерзания и обогрева трубопровода

Когда следует использовать обогрев труб

Методика подбора и расчета греющего кабеля для обогрева труб

Разновидности кабелей для обогрева

Факторы, учитываемые при расчете теплопотерь трубы

Подбор кабеля при помощи расчета  теплопотерь трубы по формуле

Подбор кабеля при помощи таблицы теплопотерь трубы

Расчет длины греющего кабеля для обогрева труб при помощи калькулятора

Когда следует использовать обогрев труб

Кабель для обогрева трубопроводов необходимо устанавливать в следующих случаях:

• На трубы, проложенные открыто на улице;
• При глубине залегания труб выше уровня промерзания грунта для данной местности;
• В местах выхода труб на поверхность из грунта;
• При нахождении трубы в неотапливаемых помещениях (подвал, чердак и т.д.).

Методика подбора и расчета греющего кабеля для обогрева труб

Для правильного выбора греющего кабеля для обогрева труб нужно принять во внимание следующие факторы: назначение обогреваемой трубы (водопровод или канализация), материал из которого она сделана, ее диаметр, какой именно участок этой трубы вы хотите обогревать, материал и толщина теплоизоляции.

Зная данные параметры можно рассчитать теплопотери на погонный метр трубы, а также определиться с нужным типом нагревательного кабеля. По типу кабеля и погонным теплопотерям определяют требуемую длину комплекта.

Рассчитать теплопотери и подобрать нагревательный кабель для труб можно по формуле расчета теплопотерь трубы, по таблице или использовав наш калькулятор.

Разновидности кабелей для обогрева

Греющий кабель в быту можно использовать для обогрева водопроводных и фановых труб. Обогревать их можно как изнутри, так и снаружи.

По конструкции кабели для обогрева труб бывают резистивными и саморегулируемыми.

Греющий кабель внутри трубы с питьевой водой используется, когда нет возможности обогреть трубу снаружи, например, когда труба уже закопана. Но это приемлемо только для водопроводных труб с небольшим диаметром (до 32 мм), так как сам кабель для использования внутри труб делают маломощным (9-13 Вт/м). Греющие кабели для обогрева внутри трубы бывают только саморегулируемые. Длина кабеля внутри трубы всегда равна длине обогреваемого участка трубы.

Греющие кабели снаружи трубы мощнее (17, 23, 30 и более Вт/м), они бывают как саморегулируемые так и резистивные. Однако для защиты от замерзания полиэтиленовых и пластиковых труб погонная мощность греющего кабеля не должна  превышать 17 Вт/м. Иначе возможно, что температура кабеля превысит максимально допустимые значения для материала трубы, что приведет к ее  повреждению. 

При обогреве водопроводных труб греющим кабелем снаружи мощность кабеля обязательно рассчитывается.

При обогреве фановых труб, эксплуатируемых не в интенсивном режиме,  исходя из опыта достаточно использовать кабель 17КСТМ мощностью 17 Вт/м в расчете 1 метр кабеля на 1 метр трубы. Использовать в этой ситуации его можно как снаружи трубы, так и внутри нее. Поскольку фановые трубы практически не находятся под давлением, то кабель можно ввести без использования сальника. 

При обогреве фановых труб, эксплуатируемых в интенсивном режиме, мощность кабеля обязательно рассчитывается по формуле или таблице или при помощи калькулятора обогрева труб приведенным ниже.

Факторы, учитываемые при расчете теплопотерь трубы

Для того, чтобы система обогрева труб выполняла требуемую задачу по защите труб от  замерзания, ее мощности должно быть достаточно для компенсации  теплопотерь нагреваемой воды в этой трубе. Основные факторы, которые учитываются при расчете  теплопотерь это:

• Минимальная температура окружающей среды (сориентироваться, как ее правильно подобрать вам поможет эта статья) и место установки трубы;
• Диаметр трубы и длина участка, который нужно защитить;
• Толщина и коэффициент теплопроводности теплоизоляции;
• Наличие на трубопроводе дополнительной арматуры, подвесов, опор и т.д.

Чем больше труба или чем тоньше теплоизоляция, тем большее количество тепла необходимо  подвести.

При расчёте толщины теплоизоляции можно использовать рекомендуемые нормы относительно минимальной толщины изоляции из таблицы ниже.

Для определения необходимой температуры и коэффициента теплопроводности трубы, ниже предоставлены ссылки на справочную информацию относительно расчетной минимальной температуры на улице для разных городов России, расчетной минимальной температуры в грунте на глубине 0,4 м, 0,8 м и 1,6 м в разных городах России, свойствах различных теплоизоляционных материалов:

• Таблица расчета температуры воздуха наиболее холодной пятидневки различной обеспеченности
• Таблица зависимости температуры грунта от глубины и местоположения
• Технические характеристики теплоизоляционных материалов и изделий

При наличии на трубопроводе дополнительно арматуры, подвесов, опор и т.д. необходимо учесть расход кабеля на подогрев этих элементов.

Подбор кабеля при помощи расчета  теплопотерь трубы по формуле

•  Q_тр – теплопотери трубы, Вт
• λ - коэффициент теплопроводности тепло изоляции, обычно равен 0,05 Bт / m * °C
• L_тр - длина трубы, м
• t_вн - температура жидкости внутри трубы, °C. (обычно для воды принимается значение +5 °C)
• t_нар – минимальная температура окружающей среды, °C (обычно для Санкт-Петербурга если труба на воздухе принимается -25 °C, в земле -5 °C), для других городов России температуру воздуха или грунта можно узнать здесь
• D - наружный диаметр трубы с теплоизоляцией, м
• d - наружный диаметр трубы, м
• 1,3 - коэффициент запаса

Требуемая длина кабеля рассчитывается по формуле:

L_к = Q_тр / Р_{уд.  каб.}

• L_к – длина кабеля, метров
• Р_{уд. каб.} - удельная мощность кабеля (следует из номинала кабеля). Пример: 17КСТМ - 17 Вт/м

И не забудьте учесть дополнительный расход греющего кабеля на обогрев дополнительных элементов.

Пример расчета: На рисунке выше диаметр трубы 40 мм, толщина теплоизоляции 20 мм, труба водопроводная (требуемая температура воды +5 °С), Санкт-Петербург (минимальная температура окр. среды -25 °С). Предположим, длина трубы 10 м.

Итак, получаем разность температур 30 градусов.

Значение ln(80/40) нашли по таблице, представленной выше.

Q_тр = 2*3,14*0,05*10*(+5-(-25))*1,3/ln(80/40)=175 Вт

ln(80/40)=ln(2)=0,7

Получилось 175 Вт/м.  В данной ситуации для обогрева нам подойдет кабель 17 КСТМ мощностью 17 Вт/м, установленный вдоль трубы. Длина его будет равна длине трубы 10 м. Смонтировать его можно так: монтаж греющего кабеля снаружи трубы. См.вариант 1.

И если на данном участке трубы установлен вентиль и три опоры, то к полученному результату нужно добавить еще 0,7 + 0,7 * 3 = 2,8 м. См таблицу.

Подбор кабеля при помощи таблицы теплопотерь трубы

Также греющий кабель для обогрева трубы можно подобрать по таблице. Для этого необходимо знать диаметр трубы, разницу между температурой воды в трубе и минимальной температурой воздуха на улице (для СПб +5 °C – (-25 °C) = 30 °C) и толщину теплоизоляции. И тогда в таблице вы найдете значение теплопотерь на 1 м.погонный трубы.(Q_удельн)

Длину кабеля можно определить по формуле:

L_кабеля = 1,3 * L тр * Q_удельн / P_удельн

• L_тр - длина водопровода
• Q_удельн - смотри значение в таблице теплопотерь трубы
• Р_удельн - удельная мощность кабеля (следует из номинала кабеля). Пример: 17КСТМ - 17 Вт/м

И не забудьте учесть дополнительный расход греющего кабеля на обогрев дополнительных элементов.

Пример расчета: 

Диаметр трубы 89 мм, толщина теплоизоляции 50 мм, требуемая температура воды +5 градусов, минимальная температура окр. среды -35 °С. Длина трубы 20 м.

Итак получаем разность температур 40 °С. Используя наши данные, находим в таблице ниже расчетную теплопотерю на метр трубы. В данном случае это будет 16.7 Вт/м.  В данной ситуации для обогрева нам подойдет кабель 17 КСТМ.

Требуемая длина кабеля составит L_кабеля =1,3*20*16,7/17=25,6 м.

Кабель будет уложен на трубу спиралью, так, чтобы на 1 метр трубы приходилось 1.3 метра кабеля (21.7Вт / 17Вт). Смонтировать его можно так: монтаж греющего кабеля снаружи трубы. См. вариант 3 или 4.

И если на данном участке трубы установлен вентиль и 5 опор, то к полученному результату нужно добавить еще 0,8 + 0,7 * 5 = 4,3 м. См таблицу.

Таблица теплопотерь трубы.

Расчетные теплопотери, Q, Вт/м (при коэфф, теплопроводности теплоизоляции 0,05 Вт/м°С)

Расчет длины греющего кабеля для обогрева труб при помощи калькулятора

На нашем сайте есть калькулятор обогрева труб, который в удобной и не сложной для понимания форме помогает определить исходные данные:

• подсказывает минимальную температуру воздуха, если труба проходит по воздуху
• подсказывает минимальную температуру грунта, если труба проходит в земле,
• поможет определить правильно размер трубы (вы можете знать только наружный размер трубы, либо внутренний, либо диаметр резьбы подключения)
• предлагает материалы теплоизоляции на выбор, хотя если вы не найдете свой материал теплоизоляции в калькуляторе, вы сможете ввести коэффициент теплопроводности вашего материала вручную специальное поле.

Калькулятор обогрева труб позволяет:

• рассчитать необходимую мощность и длину греющего кабеля,
• подобрать необходимую толщину теплоизоляции,
• рассчитать шаг кабеля на трубе при монтаже спиралью,
• рассчитать количество отдельных комплектов обогрева
• подобрать необходимые комплектующие для сборки комплекта обогрева труб.

После того, как вы подберете нужный комплект обогрева труб, вы можете оформить заказ всего в несколько кликов: предложенный греющий кабель и комплектующие можно положить в корзину прямо из калькулятора.

Перейти к калькулятору обогрева труб.