Незамерзающий водопровод. Труба в изоляции с подогревом

В частных жилых домах и дачных домиках, рассчитанных на сезонное проживание, имеется, как правило, только холодное водоснабжение.

Неправильно проложенный водопровод в холодное время года может перемёрзнуть и дом останется без воды. Поэтому водопроводные трубы следует укладывать в строгом соответствии с положениями действующих нормативных документов, в частности, СП за номером 61.13330.2012. Текст упомянутого свода правил Минрегиона России утвердил своим приказом за № 608, изданным 27.12. 11.

Общие принципы теплоизоляции трубопроводов

Согласно вышеназванному документу в теплоизоляции нуждается любой трубопровод, по которому передаётся носитель с температурой от -180°С до +600°С.

Изолирование поверхности водопровода заключается в нанесении на его поверхность и надёжном закреплении изоляционного материала. Этим решается задача исключения её прямого контакта с окружающей средой и обеспечение сохранения максимально возможного количества энергии носителя, перемещаемого по трубе. Для того чтобы подобрать оптимальную изоляцию, рекомендуется выполнить необходимые расчёты.

Требования, которым должны соответствовать утеплители 

Принимая решение о выполнении теплоизоляции водопровода, следует оценивать существующие утеплители не только по классическому соотношению их стоимости и качества, но и с обязательным учётом условий, в которых должен работать водопровод.

Выбираемый материал должен обладать простотой монтажа, длительными сроками эксплуатации и хорошими теплоизоляционными характеристиками. Кроме этого важное значение для качественного выполнения теплоизоляции имеют такие свойства материала, как:

• Его герметичность, характеризующая устойчивость теплоизолятора к пропусканию влаги;

• Пригодность материала для повторного применения;

• Способность обеспечивать качественную теплозащиту при минусовых температурах без дополнительного слоя теплоизоляции;

• Стойкость к отрицательному воздействию химических и биологических факторов внешнего характера;

• Оптимальная стоимость.

Основные виды утеплителей, пользующиеся повышенным спросом

Повышенным спросом у российских потребителей в настоящее время пользуются:

• Вата минеральная;

• Вспененный синтетический каучук;

• Пенополиэтилен и т.п.

На последнем материале стоит остановиться более подробно.

Полное наименование материала – пенополиэтилен вспененный (ППЭ). Международное обозначение EPE. Утеплитель обладает прекрасными эксплуатационными характеристиками:

• Материал полностью сохраняет присущие ему свойства даже при температурах до -60°С. ППЭ остаётся эластичным и прочным;

• Теплопроводность материала минимальна, 0,038 Вт/м*К. Что позволяет демонстрировать высокие коэффициенты теплоизоляции;

• Вспененный ППЭ, при прямых контактах с жидкостью, за месяц непрерывного взаимодействия впитает её в объёмах, не превышающих 3,5 % от собственного объема;

• Материал обладает высокой стойкостью к агрессивным средам, например, к бензопродуктам и маслам;

• При помещении в грунт (и иные среды с биологически активной микрофлорой) материал демонстрирует высокую устойчивость к её воздействию;

• Материал обладает нулевой токсичностью, легко поддаётся монтажу и обладает очень высокой долговечностью (не менее 80 лет).

По своим теплоизоляционным характеристикам данный материал многократно превосходит многие материалы. Например: слой вспененного ППЭ толщиной в 2 см обладает теплосберегающими возможностями, присущими 10 см минеральной ваты, 40 см дерева или газосиликатных блоков, 120 см слою керамзитобетона или 200 см кирпича.

Чаще всего упомянутый материал предлагается в виде трубы с продольным разрезом или двух полуцилиндров (скорлуп), имеющих специальный замковый фиксатор, позволяющий свободно устанавливать их на утепляемую трубу. Изделия выпускаются в ассортименте для труб различных диаметров. При утеплении каждый следующий элемент устанавливается со смещением линии стыковки на 10 -15 см.

Кабельные системы обогрева труб

Наряду с классическими и давно используемыми вариантами утепления: прокладкой труб в земле на глубине, превышающей уровень промерзания грунта, и применением специальных утеплителей, сегодня, всё чаще, используются системы обогрева с применением электрического кабеля. Принцип её работы аналогичен функционированию системы «тёплый пол».

Греющий кабель специальной конструкции позволяет обеспечить комплексную защиту труб от промерзания за счёт создания определённой температуры. Существуют варианты использования кабеля как внутри трубопровода, так и на его поверхности.

Применение кабеля позволяет:

• Повысить устойчивость труб к возникновению ледяных пробок;

• Поддержать необходимую скорость перемещения воды;

• Предотвратить оседание конденсата на внешних поверхностях труб.

В состав подобной системы входит кабель, имеющий один или два металлических проводника, по которым пропускается ток. Труба обогревается за счёт получения тепловой энергии от разогревающегося металла. Степень нагрева можно регулировать посредством изменения сопротивления используемых проводников. Металлические жилы защищены от проникновения влаги многослойной изоляционной оплёткой.

Вместе с кабелем необходимо использовать термостат, контролирующий температуру трубы. При превышении максимального значения заданной температуры, он автоматически отключает кабель от питающей сети.

Кабель может прокладываться по поверхности обогреваемой трубы или внутри неё.

Как правило, для систем обогрева более предпочтительными являются двухжильные кабели. Объясняется это тем, что проводники с одной жилой требуется закольцовывать, что достаточно проблематично в рассматриваемой ситуации.

Саморегулирующийся кабель работает более экономично и не требует подключения термостата.

Чтобы система функционировала в оптимальном режиме энергопотребления и обеспечивала нужную температуру обогрева трубы, требуется правильный выбор мощности изделия, задаваемой таким показателем, как Ватт/м.пог. При расчётах следует учитывать длину трубы, подлежащей обогреву, её диаметр, тип транспортируемого вещества и существующее дополнительное утепление трубы.

Как рассчитать тип кабеля и толщину теплоизоляции, зная диаметр трубы и диапазон температур окружающей среды. См таблицу.

Внешний диаметр трубы, мм	Толщина теплоизоляции, мм	Диапазон температур Т трубы — Т среды
		20°С	30°С	40°С	50°С	60°С
27	20	4,8	7,3	9,7	12,1	14,5
	30	3,8	5,6	7,5	9,4	11,3
	40	3,2	4,8	6,4	8,0	9,6
	50	2,8	4,3	5,7	7,1	8,5
	80	2,3	3,4	4,5	5,7	6,8
34	20	5,7	8,5	11,3	14,1	17,0
	30	4,3	6,5	8,6	10,8	13,0
	40	3,6	5,5	7,3	9,1	10,9
	50	3,2	4,8	6,4	8,0	9,6
	80	2,5	3,8	5,1	6,3	7,6
42	30	5,0	7,4	9,9	12,4	14,9
	40	4,1	6,2	8,2	10,3	12,4
	50	3,6	5,4	7,2	9,0	10,8
	80	2,8	4,2	5,6	7,0	8,4
48	30	5,4	8,1	10,8	13,6	16,3
	40	4,5	6,7	9,0	11,2	13,5
	50	3,9	5,9	7,8	9,8	11,7
	80	3,0	4,5	6,0	7,5	9,0
60	30	6,3	9,5	12,7	15,9	19,0
	40	5,2	7,8	10,4	13,0	15,6
	50	4,5	6,7	9,0	11,2	13,5
	80	3,4	5,1	6,8	8,5	10,2

Как пользоваться таблицей? Таблица теплопотерь для труб используется для того, чтобы определить теплопотери, и следовательно, необходимую для защиты от замерзания мощность на погонный метр трубы. К значениям, полученным из таблицы, не- обходимо добавить еще коэффициент запаса – 1.3 – 1.5.

1. В первой колонке указан внешний диаметр трубы.

2. Во второй колонке указана толщина теплоизоляции.

3. В следующих колонках указаны различные диапазоны температур – от 20°C до 60°C – между температурой трубы и окружающей среды.

Например, для поддержания трубопровода в незамерзающем состоянии при максимально низкой температуре –30°C, диапазон температур выбирается из колонки 40°C.

Пример:

Пластиковая труба с внешним диаметром 48мм и толщиной теплоизоляции 50мм. Диапазон температур составляет 40°C. Расчетные теплопотери по таблице – 7.8Вт/м, с учетом коэффициента запаса 1.3, требующаяся мощность равна 7.8 x 1.4 = 10.14Вт/м. Поскольку для пластиковой трубы максимально допустимая мощность на погонный метр составляет 10Вт/м, выбираем кабель Optiheat 10.

Нагревательные кабели предназначены для предотвращения замерзания жидкостей в трубах, а не для их размораживания, поэтому особое внимание нужно уделить правильному монтажу и расчету необходимой мощности. Систему следует включать в период, когда температура воздуха опускается до +5ºС, так как именно в это время возможно резкое похолодание. Если систему включить уже при отрицательной температуре, то потребуется значительное время для размораживания образовавшегося льда, а напор воды может быть минимальным.

Принцип установки на трубу кабеля обогрева 

1. Прокладка обогрева по поверхности трубы. Кабель фиксируется по длине трубы или оборачивается вокруг неё.

Линейный монтаж наиболее прост. Обязательное условие, протяжка кабеля под нижней частью трубы, что обеспечивает дополнительную защиту проводника от механических повреждений. Вторая причина заключается в том, что вода замерзает снизу. Вполне логично размещение обогревателя именно здесь быстрее устраняет проблему. При продольной укладке могут выполняться 1 – 4 линии.

Фиксация проводника к трубе производится скотчем на алюминиевой основе. Он не просто закрепляет проводник на трубе, но и повышает его теплоотдачу. Возможно крепление обычным скотчем, который оборачивается вокруг трубы в два-три раза с шагом в 300 мм.

Повышенного внимания требуют прохождения углов. В этих местах, для сокращения изгиба, рекомендуется класть проводник по наружному радиусу трубы.  

В районах с холодными зимами рекомендуется выполнять спиральный обвив трубы кабелем. При этом минимальный шаг витка должен составлять 50 мм. Для работы потребуется кабель, длина которого составляет ≥ 1,7 от длины обогреваемого трубопровода.

В труднодоступных местах укладка имеет определённую специфику. Кабель следует намотать с припуском, после чего завернуть излишек в обратную сторону. При этом кабель, при входе и выходе с данного участка, необходимо зафиксировать скотчем.

При обогреве отдельных узлов водопровода (фланцевые соединения, запорная арматура и т.п.) расход кабеля будет выше, так как в данных местах у водопровода повышенный теплоотвод.

Датчик контроля температуры, следует размещать в самом холодном месте трубопровода, с максимальным удалением от нагревательного элемента. Место установки предварительно проклеивается скотчем на основе алюминия.

2. Прокладка изнутри

Этот вариант прокладки целесообразно применять в тех случаях, когда наружный обогрев невозможен. Например, если трубопровод уже смонтирован и уложен под землёй, либо в бетонном сооружении и т.п. Вариант имеет некоторые особенности:

• Уменьшение внутреннего диаметра трубопровода;

• Проводник провоцирует активное зарастание трубы твёрдыми отложениями и способствует возникновению засоров;

• Появляется дополнительный сальник для ввода кабеля в трубу;

• Монтаж применим в малоизогнутых, либо прямых участках трубопровода. Проводка кабеля через установленную запорную арматуру или имеющиеся тройники запрещена.

В числе достоинств можно отметить пониженное энергопотребление (обогреватель напрямую контактирует с водой). Ремонт такого варианта проводить значительно проще. Его следует просто вынуть через установочный сальник.

3. Подключение к электросети

До момента установки внутреннего проводника требуется выполнить изоляцию его конца. Указанная процедура выполняется с использованием специального элемента, термоусадочной трубки, обеспечивающей надёжную защиту жил от проникновения влаги. В процессе подключения гибкого обогревательного кабеля его греющую часть соединяют с холодной.

Для того, чтобы гарантировать безопасную работу системы обогрева и её экономичность, целесообразно подключить 2-а дополнительных устройства: первым является терморегулятор, вторым – УЗО. Первое обеспечивает регулировку температуры через установленные термодатчики, а второе защищает систему от возможных утечек тока.

4. Теплоизоляция

Рекомендуется, в обязательном порядке, утеплить трубы с использованием классического утеплителя. Например, скорлупок из ПВХ или вспененного пенополиэтилена ППЭ (смотри выше).

В качестве дополнительной защиты водопроводных труб от факторов атмосферного характера (осадки ветры и т.п.) могут использоваться кожухи из гофрированных ПНД труб (водопроводная труба прокладывается внутри трубы гофрированной).

Эти варианты прокладки широко применяются также при протяжке водопроводных труб сквозь перекрытия, перегородки и стены. Наличие кожуха позволяет минимизировать возможный ущерб от протечек, упрощает замену трубы и обеспечивает свободное изменение её размеров под воздействием температур.