Lämmityskaapelit: tyypit ja sovellukset

Lämmityskaapelit - tietyn tyyppiset kaapelituotteet, jotka muuntavat sähköenergian lämmöksi lämmitykseen ja suorittavat sähköenergian vastaanottimen, eikä siirtojohdon. Lämmityskaapelit eroavat huomattavasti tavallisista kaapeleista ja johdoista, joiden tarkoituksena on siirtää sähköenergiaa pienimmällä häviöllä ja pienellä jännitehäviöllä, ei linjan pituudella (yleensä enintään 5%).

Lämmityskaapelia käytetään lämmitysosina, ts. tietyn pituiset segmentit, ja tällä pituudella sovellettu jännite putoaa kokonaan. Siksi lämmitysosaa tulisi pitää tavanomaisena sähköenergian vastaanottimena (yhtenä sähkölämmityselementtityypinä).

Kaapelilämmitysosien pituus vaihtelee yleensä useasta metristä useisiin satoihin metriin.

Lämmön muodossa olevan osan siirretyn energian hajoamisen vaikutusta, joka on negatiivinen tavanomaisille kaapeleille, käytetään hyödyllisenä lämmityskaapeleissa. Lisäksi sähköenergian muuntaminen lämmöksi tapahtuu optimaalisimmalla ja taloudellisimmalla tavalla. Muutos on valmis, hiljainen, ilman lisäaineiden (polttoaine, hapetin) käyttöä.

Lämmityskaapeleilla on melko kehittynyt valikoima, ja niitä käytetään monenlaisissa asennuksissa ja laitteissa. Mutta silti ne liittyvät erityisiin kaapelituotteisiin, ja erityiskirjallisuudessa lämmityskaapeleiden suunnittelua, laskentaa ja käyttöä koskevia töitä ei käytännössä ole.

Kaapelityypit lämmönpoistokaavion mukaan

Resistiivinen lineaarinen - lämmityskaapelit, joissa lämpö vapautuu Joule-Lenz-vaikutuksesta, kun sähkövirta kulkee lämmityssydämen läpi. Kaapeli on suunniteltu siten, että käytetyn jännitteen kokonainen pudotus tapahtuu lämmityssydämessä, mutta kaapelielementit eivät ylikuumene sallittujen arvojen yläpuolella.

Lämmitysosuuden pituus on yleensä muutamasta sataan metriin. Tämän tyyppisissä kaapeleissa voi olla yksi, kaksi tai useampia yhdensuuntaisia ​​kuumennussydämiä, joilla on lineaarinen tai spiraalimuoto. Mielivaltaista kaapelin leikkaamista koko pituudelta ei voida hyväksyä.

Resistiivisten lineaarikaapeleiden lämpöteho vähenee hieman kuumennuksen aikana, ja muutoksen suuruus riippuu lämmityssydämen materiaalin lämpötilakertoimen arvosta. Pienimmät vastusmuutokset havaitaan korkean resistanssin omaavissa seoksissa (TKr + 0,0001), suurimmat kuparissa (TKr + 0,004)

Resistiivinen Zonal Lämmityskaapelit eivät eroa periaatteessa aikaisemmista, mutta eroavat pohjimmiltaan rakenteeltaan. Ne sisältävät kaksi rinnakkain eristettyä johdinta.

Johtavien johtimien eristys on ajoittain sijoitettu “ikkunoihin”, jotka on siirretty toisistaan ​​tietyllä askeleella (yleensä noin 1 m). Näiden kahden ytimen päälle on asetettu ohut lankakela, jossa on erittäin kestävää seosta.

"Ikkunoissa" spiraali sulkeutuu johtavien johtimien päälle, minkä seurauksena kaapeli edustaa vastusjoukkoja (vastuksia), jotka on kytketty samanaikaisesti johtavien johtimien kanssa. Jokaisessa niistä on käytetty jännite kokonaan pudonnut. Alueellinen kaapeli on kätevä, koska se voidaan leikata mihin tahansa. Lämmitysosan vähimmäispituus on 1,5 - 2 m.

Suurin pituus määritetään johtavien johtimien poikkileikkauksen ja lineaarisen tehon perusteella.Koska resistiivisten vyöhykkeiden kaapeleiden lämmityselementti on tehty korkean resistanssin omaavista seoksista, niiden teho on käytännössä riippumaton lämpötilasta, joten niitä kutsutaan myös vakiovoimakaapeleiksi.

Itsesäätyvät kaapelit on oltava osittain samankaltainen kuin resistiivisten vyöhykkeiden kaapelit. Ne sisältävät myös kaksi rinnakkaista johdinta, mutta eivät ole eristettyjä. Johtimet on joko suljettu johtavaan polymeerimatriisiin tai kytketty spiraalipolymeeriä johtavien kierteiden kautta.

Itsesääntelyn vaikutus saavutetaan johtuen siitä, että kaapelin polttoaine-elementti, joka on valmistettu johtavasta polymeeristä, lisää huomattavasti sen vastusta kuumennettaessa. Johtavan polymeerin Tcr-arvo saavuttaa 0,05-0,075, ts. 12-18 kertaa enemmän kuin kuparin.

Induktiiviset lämmityskaapelit suunnittelussaan ne sisältävät ferromagneettisia elementtejä, ja johtavia eristettyjä johtimia on sijoitettu ferromagneettisten elementtien ympärille käämin muodossa, joka indusoi vuorottelevan magneettisen vuon ytimessä. Lämmönvapautusvaikutus saavutetaan sekä käämin resistiivisistä häviöistä että indusoiduista virroista johtuvien ytimen resistiivisten häviöiden vuoksi.

Näiden ja muiden häviöiden suhde määräytyy kaapelin suunnittelun perusteella. Ydinhäviöt voivat olla 80 - 20% koko kaapelin menetyksestä. Ensimmäisessä tapauksessa käämin häviöt ovat pienet ja se kuumenee hieman omien häviöidensä takia, mikä mahdollistaa huomattavasti suuremman lineaarisen tehon verrattuna resistiivisiin kaapeleihin.

Putkilinjojen lämmitysmenetelmää käyttämällä "SKIN-ilmiötä" voidaan myös pitää yhtenä vaihtoehtona induktiiviselle kaapelille. Tässä tapauksessa induktiokäämin roolilla on eristetty ydin, jonka poikkileikkaus on suuri, ja induktorin rooli on teräsputki, jossa tämä ydin sijaitsee. Lämpöä syntyy sekä ytimessä että putkessa indusoitujen pyörrevirtojen vuoksi.

Sovellukset lämmityskaapeleihin

Lämmityskaapeleita käyttävät laitteet voivat olla dramaattisesti erikokoisia, käyttölämpötiloja ja lämmöntuottoa. Siksi lämmityskaapeleiden sovellusalue on erittäin laaja.

Lämmitetyt vaatteet, viltit, matot - sähköhuovat ja -huovat, lämmityspatjat, lämmitetyt istuimet, lämmitetyt vaatteet ja kengät. Niillä on yleensä pieni teho (10 - 50 W) ja käyttölämpötila, joka on turvallista ihmisille, ts. korkeintaan 50 ° C. Tähän ryhmään voivat kuulua pienitehoiset kotitalouslämmittimet: lastenruoanlämmittimet, lämmityskaapeleita käyttävien jääkaappien huurteenpoistoaineet.

Huoneiden lämmitysjärjestelmät - niissä lämmityskaapeleita käytetään polttoaine-elementtinä, jakautuen suunnilleen tasaisesti huoneen pinta-alalle. Kaapelit voidaan tarvittaessa asentaa seiniin ja kattoon. Paras vaihtoehto kaapeleiden asentamiselle lämmönsiirron, lämmön varastoinnin, turvallisuuden ja turvallisuuden kannalta on asentaa kaapeli sementtipohjan paksuuteen, joka on asetettu koristeellisen lattiapäällysteen alle.

Lämmitetyn pinnan lämpötila on yleensä 22 - 26 ° C, mutta voi nousta 35 ° C: seen. Lattialämmitysjärjestelmien ominaisteho vaihtelee välillä 70 - 150 W / m². Varastointijärjestelmien teho on jopa 200 W / m². Järjestelmän kokonaisteholla voi olla erittäin laajat rajat: 100 wattista kymmeniin ja satoihin kilowatteihin.

Jäänpoistojärjestelmät jalkakäytäville, avoimille portaille, ramppeille. Kuten edellisessä tapauksessa, kaapelit asetetaan betonialustan paksuuteen. Nämä järjestelmät toimivat vain silloin, kun lunta putoaa näiden esineiden pinnalle tai muodostuu jäätä.

Lämmitysjärjestelmien ominaisteho avoimille pinnoille vaihtelee alueella 200-350 W / neliömetri. Järjestelmän kokonaiskapasiteetti vaihtelee useista kymmeniin satoihin kilowatteihin.

Tähän sisältyy myös urheilumahdollisuuksien (jalkapallokentät, juoksumatot, kilparadat, tenniskentät), vaarallisten moottoriteiden osuuksien (nousut, laskut, terävät käännökset), kiitoteiden jäätymisenestojärjestelmät. Näiden järjestelmien ominaislämmitysteho voi olla 500 W / neliömetri, ja kokonaisteho - useita megawatteja.

Kattojen jäänpoistojärjestelmät estävät: vesivirtausreittien tukkeutumista jäästä, jääpuikkojen muodostumista ja lumen ja jään poistamista vaarallisilta alueilta. Lämmityskaapelit on sijoitettu vesivirtausreittejä pitkin, viemäriputkiin, räystään, vesitykkeihin, laaksoihin ja risteyksiin.

Näissä järjestelmissä käytetyillä lämmityskaapeleilla on pääsääntöisesti lineaarinen teho vähintään 25 wattia metriä kohti. Järjestelmän kokonaiskapasiteetti riippuu tietyn rakennuksen katon suunnittelusta ja koosta ja vaihtelee välillä 1-2 - useita satoja kilowatteja.

Jäätymisenestojärjestelmien pinnalla oleva lämpötila lumen ja jään puuttuessa ja negatiivisessa ympäristön lämpötilassa on yleensä +5 - 7 ° C. Lumen ja jään sulaessa pinnan lämpötila on vain murto-osa asteesta, joka on yli 0 ° C. Jos ympäristön lämpötila on yli + 5 ° С, jäätymisenestojärjestelmät kytketään pois päältä tarpeettomina.

Lämmitysjärjestelmät putkistoille ja säiliöille. Putkistojärjestelmät ovat pitkiä ja haarautuneita, ja lämmityskaapelit sopivat parhaiten niiden lämmitykseen. Käytännössä pääsääntöisesti on olemassa kahden tyyppisiä lämmitysjärjestelmiä - ne estävät jäätymistä ja pitävät putken lämpötilan normaalin yläpuolella (yli + 20 ° C). Kummankin tyyppisten järjestelmien päätarkoitus on kompensoida lämpöhäviöt putkesta (tai säiliöstä) ympäristöön.

Lämmitysosat asennetaan putken (säiliön) päälle ja suljetaan yhdessä lämmöneristyksellä. Putkilinjojen lämmitysjärjestelmien lineaarinen teho on yleensä 10-60 W / m. Järjestelmän kokonaiskapasiteetti riippuu putkilinjan pituudesta.Säiliöiden lämmitysjärjestelmien ominaisteho on 10-80 per 1 neliömetri. Lämmitetty pinta, ja kokonaismäärä riippuu säiliön koosta.

Jäätymisenestojärjestelmien tarkoituksena on eliminoida jäätulppien muodostuminen ja putkilinjojen repeämä, joten se riittää pitämään putkessa + 5 ° C. Lämpötilan ylläpitojärjestelmät voivat vaihdella putken (säiliön) vaaditussa lämpötilassa: +40 riittää öljyn ja monien vesipitoisten liuosten kuljettamiseen. ° C, ja bitumi vaatii 160 - 180 ° C.

Lämmitysjärjestelmät teknologisille laitteille Niille on ominaista laaja valikoima käyttötarkoituksia, vaadittavat lämpötilat, ominaiskapasiteetit ja ne kehitetään yksilöllisen lähestymistavan pohjalta.