Утепление и обогрев труб: 12 актуальных вопросов и ответов

Сегодня мы научимся спасать инженерные системы дома от замерзания

Сегодня мы научимся спасать инженерные системы дома от замерзания

На какой глубине нужно прокладывать трубы водоснабжения и канализации? Можно ли провести их по улице без заглубления в грунт? Как предотвратить замерзание воды и разморозить водопровод или канализацию, если они уже замерзли? Сегодня мы постараемся ответить на эти вопросы.

Грунт или поверхность

  1. Почему трубы канализации и водоснабжения прокладываются преимущественно в грунте?

Все сезонные изменения климата затрагивают лишь тонкий поверхностный слой почвы. На глубине от нескольких десятков сантиметров до нескольких метров (точное значение зависит от климатической зоны) температура грунта постоянна круглый год и держится  на уровне 10 градусов по шкале Цельсия.

Заглубление в почву защищает трубы от замерзания, а заодно и от возможных на поверхности механических повреждений.

Годичные колебания температуры грунта на разной глубине

Годичные колебания температуры грунта на разной глубине

  1. На какую глубину нужно закапывать трубы?

Ответы можно найти в СП 31.13330.2012, регламентирующем прокладку наружных сетей водоснабжения, и в СП 32.13330.2012, нормирующем прокладку наружной канализации.

  • Низ трубы наружного водопровода должен быть уложен в грунт на 500 мм ниже расчетного уровня промерзания. Его значения для вашего региона легко найти в справочниках;
  • В областях с небольшой глубиной промерзания минимальное расстояние от верха трубы до поверхности грунта не должно быть меньше того же полуметра. В противном случае вода в ней станет нагреваться в летнюю жару;
  • Канализация закладывается в грунт на глубину, которая определяется опытом эксплуатации сточных систем в соответствующем регионе, а в отсутствие такой информации — на 0,3 метра глубже расчетной глубины промерзания для трубы диаметром до полуметра и на 0,5 метра глубже расчетной глубины промерзания для трубы большего сечения. Расстояние измеряется от лотка или низа трубы до поверхности грунта.
Изолинии уровня промерзания на территории России

Изолинии уровня промерзания на территории России

Однако: расстояние от верха канализационной трубы до поверхности не может быть меньше 70 сантиметров. Инструкция связана с высокой вероятностью повреждения уложенных на недостаточную глубину трубопроводов автотранспортом.

  1. Можно ли проложить трубы по поверхности?

В СП 30.13330.2016, регламентирующем проектировании внутренних инженерных систем, предусмотрена прокладка участков водосети в условиях температуры, опускающейся ниже +2°С.

При этом они должны утепляться и снабжаться тепловым сопровождением или обогревом. Организовать тепловое сопровождение (то есть прокладку в общем канале с участком теплосети или отопительной системы) на улице можно далеко не всегда, а вот кабельный обогрев — запросто.

С канализацией картина та же: чтобы она не замерзла, достаточно утеплить трубу и уложить в изоляцию греющий кабель.

Тепловая защита трубопроводов: теплоизоляция и кабельный обогрев

Тепловая защита трубопроводов: теплоизоляция и кабельный обогрев

Капитан Очевидность подсказывает: одного утепления, без подогрева,  недостаточно ни для водопровода, ни для канализации. Стоящая в теплоизолированных трубах вода замерзает намного медленнее, но все-таки рано или поздно замерзает.

  1. В каких случаях оправдана открытая прокладка труб?

Вот несколько примеров таких ситуаций:

  • На проблемных грунтах (набухающих, засоленных и просадочных) пособие к СНиП 2.04.02-84 прямо рекомендует поверхностную прокладку водосети на искусственных опорах. Просадка при обильном увлажнении почвы талыми, дождевыми или грунтовыми водами с большой вероятностью приведет к повреждению подземной магистрали водоснабжения;
Магистральный водопровод на просадочном грунте

Магистральный водопровод на просадочном грунте

  • Вечная мерзлота тоже лишает укладку труб в грунт большого смысла: промерзшая на десятки метров почва не защитит трубопровод от замерзания, зато сделает куда более трудоемкими его обслуживание и ремонт;
Промерзший на много метров грунт лишает подземную прокладку смысла

Промерзший на много метров грунт лишает подземную прокладку смысла

  • Скальные грунты делают рытье траншеи неоправданно сложным и дорогостоящим мероприятием;
  • Наконец, в теплой климатической зоне в подземной прокладке просто-напросто нет острой необходимости. Например, в Севастополе, где прямо сейчас пишется эта статья, средняя температура января равна +3 градусам, а ниже нуля воздух охлаждается лишь на одну-две недели в году. Именно поэтому в частном строительстве практикуется открытая прокладка инженерных систем.
Открытая прокладка канализации по фасаду жилого дома

Открытая прокладка канализации по фасаду жилого дома

Не обольщайтесь: теплый климат не означает, что в регионе не бывает заморозков. При вторжении арктического воздушного фронта температура в Крыму может за несколько часов снизиться до -15 — -20 градусов. Именно поэтому владельцы проложенных по поверхности трубопроводов вынуждены озаботиться их утеплением и подогревом.

Утепление

  1. Чем можно утеплить проложенную по поверхности трубу?

Вот несколько доступных и популярных решений:

Изображение Описание

Изготовленная из пенополистирола скорлупа

Изготовленная из пенополистирола скорлупа

Скорлупа из пенопласта или пенополиуретана собирается из двух половин и соединяется клеем или полиэтиленовыми стяжками.

Трубчатый Энергофлекс

Трубчатый Энергофлекс

Трубки из пенополиэтилена и пенопропилена склеиваются встык, или опять-таки фиксируются стяжками. Они производятся, среди прочего, с наружным слоем алюминиевой фольги, которая препятствует загрязнению пористого утеплителя и сокращает потери тепла за счет ИК-излучения.

Минераловатный фольгированный утеплитель

Минераловатный фольгированный утеплитель

Трубчатые утеплители производятся и на основе минеральной и стеклянной ваты. Снаружи их защищает от грязи и повреждений оцинкованное железо или фольга.

Пенополиэтилен в рулонах

Пенополиэтилен в рулонах

Листовые и рулонные утеплители (вспененные полимеры, стеклянная и минеральная вата) оборачиваются вокруг трубы любого диаметра с последующей фиксацией стяжками.

Стальные трубы с ППУ утеплением и встроенным кабельным обогревом

Стальные трубы с ППУ утеплением и встроенным кабельным обогревом

Наконец, можно прибегнуть к готовому решению — стальным трубам в ППУ (пенополиуретановой) изоляции. Их внешняя оболочка представляет собой полиэтиленовую трубу. Многослойная конструкция нередко снабжается предустановленным греющим кабелем.

Обогрев

  1. Какие виды греющего кабеля предлагает современный рынок?

Вот полный список:

  • Резистивный одножильный. Это изолированный проводник с фиксированным сопротивлением и (опционально) с экранирующей оплеткой. Ее задача — предотвратить наводку помех в расположенном вблизи обогреваемого объекта радиоэлектронном оборудовании.

Предупреждая вопросы читателя: автор не заметил никаких признаков наводок вблизи лишенного экрана кабеля. Радиоприемники не фонят, сотовая связь и компьютеры работают без сбоев. Если вы хотите сэкономить — смело приобретайте кабель без оплетки.

Одножильный кабель нельзя резать: это приведет к падению полного электрического сопротивления цепи, а вслед за ним — к росту текущего через цепь при неизменном напряжении тока и к перегреву кабеля. Кроме того, одножильный проводник должен подключаться к питанию обоими концами, что затрудняет его монтаж;

  • Резистивный двужильный. Он снабжается концевой муфтой — перемычкой между жилами, позволяющей подключить кабель к питанию одним концом. Как и одножильный, он имеет фиксированную длину и всегда работает на номинальной мощности;
Резистивные кабели — одножильный и двужильный

Резистивные кабели — одножильный и двужильный

Практическое следствие: перехлест кабеля приведет к его перегреву с вероятностью повреждения изоляции, поскольку количество выделяющегося в одной точке тепла увеличится вдвое. Резистивный кабель, смотанный в бухту, не стоит подключать к питанию даже для кратковременной проверки.

  • Зональный. Это две токоведущих жилы с низким сопротивлением, соединяющиеся друг с другом нагревательными спиралями (их сопротивление гораздо выше). Зональный кабель обладает всеми свойствами резистивного, но его уже можно резать (правда, лишь с фиксированным положением разрезов);
Так устроен зональный кабельный обогреватель

Так устроен зональный кабельный обогреватель

  • Саморегулирующийся. Его цена несколько выше, чем у конкурирующих решений (от 170 рублей за метр). О нем мы расскажем более подробно, поскольку именно этот вид греющего кабеля в последние годы практически вытеснил своих конкурентов из ниши обогрева трубопроводов.
Несколько видов саморегулирующегося кабеля

Несколько видов саморегулирующегося кабеля

Кабель состоит из пары токоведущих жил (обычно медных), изоляции, опционально — экранирующей электромагнитные помехи оплетки (она должна быть подключена к заземлению) и собственно саморегулирующейся матрицы. Матрица меняет свое сопротивление (и, соответственно, энергопотребление) в зависимости от собственной температуры.

Структура саморегулирующегося кабельного обогревателя

Структура саморегулирующегося кабельного обогревателя

Как это реализовано?

Очень просто: основа матрицы — полимер с высоким значением коэффициента расширения при нагреве. В его расплав вводится мелкодисперсный проводящий материал (например, графит).

При повышении температуры матрица расширяется, и частицы проводника удаляются друг от друга, уменьшая количество токоведущих цепей. Стоит охладить кабель — и произойдет обратное: частицы графита приблизятся друг к другу, и матрица  станет греться сильнее.

Что в результате:

  • Кабель можно резать. Длина отрезка может быть произвольной: сантиметровый кабель будет работать ничуть не хуже двадцатиметрового;
Отрезки любой длины греют не хуже целого кабеля

Отрезки любой длины греют не хуже целого кабеля

  • Перехлесты больше не страшны. Незначительно нагревшись, участки кабеля в зоне перехлеста просто-напросто снизят свою мощность и тепловыделение;
  • Энергопотребление снижается, причем очень заметно. В оттепель или при нагреве трубы до требуемой температуры кабель потребляет меньше электроэнергии.

Заметьте: каждый фрагмент матрицы регулирует свою мощность независимо от соседних. Если один участок кабеля нагрелся на солнце, а второй вмерз в лед — нагреваться будет только холодная зона.

Так это работает

Так это работает

Сборка секции

  1. Как подключить саморегулирующийся кабель к питанию?

Для этого нужны:

  • Провод питания (его называют холодным концом, и уберите со своего лица эту улыбку);
  • Вилка (для кабеля с экранирующей оплеткой — с заземлением);
  • Монтажный набор из термоусадочной трубки нескольких размеров с клеем и гильз для соединения проводов.
Набор для сборки греющей секции

Набор для сборки греющей секции

Вот пошаговая инструкция по сборке секции своими руками:

Изображение Описание

Зачистка изоляции

Зачистка изоляции

Надрежьте и удалите 50 миллиметров внешней изоляции на присоединяемом к питанию конце кабеля. Под ней вы увидите экранирующую оплетку.

Подготовка оплетки к соединению с жилой заземления

Подготовка оплетки к соединению с жилой заземления

Расплетите оплетку иголкой или шилом, затем заново сплетите ее в плотный жгут.

Зачистка матрицы

Зачистка матрицы

Надрежьте и снимите с саморегулирующейся матрицы внутренний слой изоляции, отступив от начала жгута оплетки 20 миллиметров.

Удаление матрицы

Удаление матрицы

Надрежьте ножом, слегка нагрейте феном и снимите с токоведущих жил матрицу.

Обжимка и изоляция жил

Обжимка и изоляция жил

Обожмите на токоведущих жилах соединительные гильзы, затем наденьте на них термоусадочные трубки минимального диаметра и осадите термоусадку феном.

Гидроизоляция жил

Гидроизоляция жил

Наденьте на обе жилы и участок с внутренней изоляцией термоусадку среднего размера, осадите ее и тут же сожмите узкими плоскогубцами.

Соединение токоведущих жил с питанием

Соединение токоведущих жил с питанием

Обожмите гильзы на жилах провода питания и изолируйте жилы термоусадкой.

Соединение оплетки с землей

Соединение оплетки с землей

Соедините третьей гильзой оплетку с жилой заземления, предварительно надев на нее термоусадочную трубку. Осадите термоусадку.

Общая изоляция соединения с холодным концом

Общая изоляция соединения с холодным концом

Наденьте на все три жилы толстую термоусадку и нагрейте ее.

Зачистка кабеля под концевую муфту

Зачистка кабеля под концевую муфту

Снимите с последних 30 миллиметров кабеля внешнюю изоляцию и оплетку. Сделайте в матрице V-образный вырез. Он позволит надежно изолировать токоведущие жилы друг от друга, предотвратив короткое замыкание.

Изоляция матрицы

Изоляция матрицы

Осадите на матрице среднюю термоусадку и сожмите ее узкими пассатижами в вырезе матрицы.

Изоляция концевой муфты

Изоляция концевой муфты

Осадите на конце кабеля толстую термоусадку, и сожмите ее конец широкими плоскогубцами.

Установка вилки

Установка вилки

Поставьте на холодный конец вилку. Секция готова к работе.

Выбор мощности

  1. Какой должна быть удельная мощность кабеля?

Давайте задумаемся: функция кабельного обогрева — компенсировать теплопотери трубы известного размера.

Теплопотери зависят от:

  • Площади поверхности (которая определяется длиной и диаметром трубы);
  • Материала стенок (разные металлы обладают разной теплопроводностью);
  • Качества теплоизоляции;
  • Разности температуры между трубой и улицей.
Расчетные теплопотери круглой стальной трубы

Расчетные теплопотери круглой стальной трубы

Давайте в качестве примера выполним расчет обогрева дюймовой трубы в 10-миллиметровой оболочке, транспортирующей холодную воду с температурой +10 °С по улице, на которой стоит лютый холод в -10 градусов.

Значение Dt в нашем случае равно 20 градусам. Осталось лишь выбрать соответствующие  строчку и столбец в таблице: каждый метр трубы в описанных условиях будет терять 10 ватт тепла. Значит, нам понадобится кабель с номинальной мощностью 10 Вт/м.

Совет: на практике кабель лучше приобрести с запасом по мощности в 20-30%. Избыточная мощность не слишком сильно скажется на энергопотреблении саморегулирующейся матрицы, зато, вполне возможно, спасет трубу от разморозки в нетипичные для вашего региона экстремальные холода.

Установка

  1. Как закрепить систему кабельного обогрева на трубе?

Спиральной навивкой, стяжками или скотчем.

Спиральная навивка

Спиральная навивка

Как принято, есть ряд нюансов:

  • В первом случае нужно пересчитать удельную мощность обогревателя для его фактической длины на погонный метр трубопровода. К примеру, при мощности кабеля 10 Вт/м можно получить мощность обогрева 20 Вт/м, намотав на каждый метр трубы два метра кабеля;
  • Предпочтительно использовать не обычный, а алюминиевый скотч. Он, как и фольгированный утеплитель, уменьшает рассеивание лучистой энергии, отражая ИК-излучение в сторону трубопровода;
Алюминиевая фольга с клеящим слоем

Алюминиевая фольга с клеящим слоем

  • Алюминиевый скотч иногда не может зафиксировать довольно жесткий кабель и рвется. Проблема решается предельно просто: фиксируем греющий кабель обычным скотчем, а сверху наклеиваем алюминиевый.
Кабель примотан к трубе на фото скотчем и полиэтиленовыми хомутами

Кабель примотан к трубе на фото скотчем и полиэтиленовыми хомутами

  1. Можно ли устанавливать систему кабельного обогрева внутрь трубы?

В водопровод — можно. Правильно собранное соединение с холодным концом и концевая муфта герметичны. Для того, чтобы завести кабель в водопровод, используйте тройник с сальницей и эластичным уплотнителем.

Набор для ввода кабеля в водопровод

Набор для ввода кабеля в водопровод

Важно: на пути кабеля не должно быть арматуры и уголков с углом поворота 90 градусов. Плавные повороты, выполненные за счет изгиба трубы или смонтированные двумя уголками по 45 градусов, допустимы.

В канализацию — нельзя по нескольким причинам:

  • Кабель станет наматывать на себя путешествующий по канализации мусор и окажется причиной постоянных засоров;
  • Засоры прочищают тросом или проволокой. При прочистке кабель почти наверняка намотается на инструмент и будет поврежден. Если он в этот момент будет подключен к питанию, прочистка с ненулевыми шансами закончится ударом током;
При прочистке засора кабель внутри трубы намотается на трос

При прочистке засора кабель внутри трубы намотается на трос

  • Наконец, бытовые стоки — достаточно агрессивная среда. Термоусадочную трубку они разрушают за один-два сезона.

Однако: саморегулирующийся кабель можно применять для обогрева мелкозаглубленного или установленного на поверхности септика. Требование лишь одно: и концевая муфта, и изоляция соединения с холодным концом не должны соприкасаться со стоками.

Обогрев открытого отстойника септика: несколько витков кабеля уложено в бак

Обогрев открытого отстойника септика: несколько витков кабеля уложено в бак

Разморозка

  1. Можно ли разморозить проложенный под землей ввод водоснабжения, не выкапывая его из грунта?

Вполне. Вам поможет двухжильный греющий кабель любого типа. Его нужно подать во ввод водоснабжения со стороны дома через ближайший к вводу тройник. Кабель продвигается в трубу по мере ее разморозки.

Оттайка ввода кабельным обогревателем

Оттайка ввода кабельным обогревателем

Капитан Очевидность напоминает: разумеется, ввод со стороны водомерного колодца во время разморозки должен быть перекрыт, иначе в момент разрушения ледяной пробки ваш дом будет затоплен.

  1. Сработает ли это способ оттайки с канализацией?

Увы, нет. Проталина в ледяной пробке будет сразу забиваться твердыми фракциями стоков. Проверено автором на собственном опыте.

Разморозить проложенную по фасаду дома канализацию в экстремальные заморозки автору помогли… пленочные настенные картины-обогреватели и пленочный обогреватель для теплого пола. Они были намотаны на трубы вблизи септика и продвигались по ним против направления движения стоков по мере их оттайки.

Такой обогреватель, намотанный на канализационную трубу, быстро растопит в ней лед

Такой обогреватель, намотанный на канализационную трубу, быстро растопит в ней лед

Заключение

Надеемся, что наш материал поможет вам избежать проблем с замерзанием инженерных систем. Как обычно, дополнительную информацию можно изучить, просмотрев видео в этой статье. Успехов!

Рейтинг
статьи
Добавить
в избранное
Версия
для печати

Статьи по теме

Комментарии

Извините, комментариев не найдено.

Оставить комментарий

Имя:
E-mail:
Adblock detector