Fűtőkábelek: típusok és alkalmazások

Fűtőkábelek - egy meghatározott típusú kábeltermékek, amelyek az elektromos energiát hőenergiává alakítják fel fűtés céljából, és az átviteli vezeték helyett inkább az elektromos energia vevőjét látják el. A fűtőkábelek jelentősen különböznek a szokásos kábelektől és vezetékektől, amelyek célja a legkevesebb veszteséggel és enyhén feszültségcsökkenéssel történő villamosenergia-átvitel a vezeték hosszán (általában nem több, mint 5%).

A fűtővezetéket fűtő szakaszokként használják, azaz egy bizonyos hosszúságú szegmenseket, és ezen a hosszon az alkalmazott feszültség teljes mértékben csökken. Ezért a fűtési részt hagyományos elektromosenergia-vevőnek kell tekinteni (mint az elektromos fűtőelemek egyik típusát).

A kábelfűtési szakaszok hossza általában több métertől több száz méterig terjed.

A hagyományos kábelek szempontjából negatív, az átadott energia egy részének hő formájában történő eloszlásának hatása hasznos fűtési kábelekben. Ezen túlmenően az elektromos energia hővé történő átalakulása a legoptimálisabb és leggazdaságosabb módon történik. Az átalakítás teljes, csendes, további anyagok (üzemanyag, oxidáló) használata nélkül.

A fűtőkábelek meglehetősen fejlett tartományban vannak, és sokféle telepítésben és berendezésben használják őket. De ennek ellenére sajátos kábeltermékekre vonatkoznak, és az irodalomban gyakorlatilag nincs munka fűtőkábelek tervezésére, kiszámítására és felhasználására.

A kábelek típusai a hőeloszlás sémája szerint

Ellenállás lineáris - fűtőkábelek, amelyekben a hő a Joule-Lenz hatás miatt szabadul fel, amikor az elektromos áram áthalad a fűtőmagon. A kábelt úgy tervezték, hogy az alkalmazott feszültség teljes esése a fűtőmagban megtörténjen, de a kábel elemek nem melegsznek túl a megengedett értékek felett.

A fűtési szakasz hossza általában néhány száz méter. Az ilyen típusú kábeleknek lehet egy, kettő vagy több párhuzamos fűtőmag, lineáris vagy spirális alakúak. A kábel tetszőleges hosszmetszetének vágása elfogadhatatlan.

Az ellenállású lineáris kábelek hőteljesítménye kissé csökken a melegítés során, és a változás nagysága a fűtőmag anyagának hőmérsékleti ellenállási együtthatójától függ. A legkisebb az ellenállás változása a nagy ellenállású ötvözetekben (TKr + 0,0001), a legnagyobb a rézben (TKr + 0,004)

Ellenállásos Zonal A fűtőkábelek elvben nem különböznek az előzőktől, de kialakításukban alapvetően különböznek. Két párhuzamosan szigetelt vezetőt tartalmaznak.

A vezetőképességű vezetékek szigetelése rendszeresen elhelyezkedik az ablakokon, amelyek egy adott lépéssel (általában körülbelül 1 m) egymástól eltolódnak. E két mag tetejére egy nagy ellenállású ötvözetből készült vékony huzaltekercs helyezkedik el.

Az "ablakokban" a spirál bezáródik a vezető vezetékeken, ennek eredményeként a kábel a vezető vezetékekkel párhuzamosan csatlakoztatott ellenállások (ellenállások) csoportját képviseli. Mindegyikükben az alkalmazott feszültség teljes mértékben csökken. A zónás kábel kényelmes, mivel bárhová vágható. A fűtési szakasz minimális hossza 1,5 - 2 m.

A maximális hosszúságot a vezető vezetők keresztmetszete és a lineáris teljesítmény határozza meg.Mivel a rezisztív zónavezetékek fűtőeleme nagy ellenállású ötvözetekből készül, teljesítményük gyakorlatilag független a hőmérséklettől, ezért állandó tápkábeleknek is hívják.

Önszabályozó kábelek olyan kialakításúak, amelyek részben hasonlóak az ellenállásos zónák kábelének kialakításához. Két párhuzamos vezetőt is tartalmaznak, de nem vannak szigetelve. A vezetékeket vagy polimer vezető mátrixba zárják, vagy spirálpolimer vezető szálakon keresztül kötik össze.

Az önszabályozás hatása azzal a ténnyel érhető el, hogy a kábel tüzelőeleme, amely polimervezető anyagból készül, jelentősen növeli ellenállását hevítéskor. A vezetőképes polimer Tcr értéke eléri a 0,05-0,075-et, azaz 12-18-szor nagyobb, mint a rézé.

Induktív fűtővezetékek kialakításukban ferromágneses elemeket tartalmaznak, és vezetőképes szigetelt vezetőket a ferromágneses elemek körül tekercsek alakjában helyeznek el, amelyek váltakozó mágneses fluxust indukálnak a magban. A hőkibocsátó hatást mind a tekercs ellenállási vesztesége, mind az indukált áramokból fakadó ellenállási veszteségek miatt érik el.

Az ilyen veszteségek arányát a kábel kialakítása határozza meg. A magveszteség a teljes kábelveszteség 80-20% -a lehet. Az első esetben a tekercs vesztesége kicsi, és a saját veszteségei miatt enyhén melegszik, ami lehetővé teszi szignifikánsan nagyobb lineáris teljesítmény elérését az ellenálló kábelekhez képest.

A csővezetékek "SKIN effektus" felhasználásával történő fűtési módszere szintén az induktív kábel egyik lehetőségének tekinthető. Ebben az esetben az indukciós tekercs szerepét egy nagy keresztmetszetű szigetelt mag játszik, és az induktor szerepe az acélcső, amelyben ez a mag található. Hő keletkezik mind a magban, mind a csőben az indukált örvényáramok miatt.

Alkalmazások fűtőkábelekhez

A fűtőkábeleket használó eszközök drámai különbségek lehetnek méretük, működési hőmérsékletük és hőteljesítményük között. Ezért a fűtőkábelek alkalmazási köre nagyon széles.

Fűtött ruhák, takarók, szőnyegek - elektromos takarók és takarók, fűtőbetétek, fűtött ülések, fűtött ruhák és cipők. Általában kis energiájuk (10-50 W) és az emberek számára biztonságos üzemi hőmérséklet, azaz Ez a csoport magában foglalhatja az alacsony fogyasztású háztartási fűtőberendezéseket: bébiétel-melegítők, fűtőkábeleket használó hűtőszekrények leolvasztói.

Szobafűtési rendszerek - ezekben a fűtőkábeleket tüzelőanyagként használják, többé-kevésbé egyenletesen elosztva a helyiség területén. Ha szükséges, a kábeleket fel lehet szerelni a falra és a mennyezetre. A kábelek hőátadása, hőtárolása, biztonsága és biztonsága szempontjából a legjobb megoldás az, ha a kábelt egy cement esztrich vastagságába telepítik, és egy dekoratív padlóburkolat alá helyeznek.

A fűtött felület hőmérséklete általában 22 - 26 ° C, de elérheti a 35 ° C-ot. A padlófűtési rendszerek fajlagos teljesítménye 70-150 W / m² tartományban változhat. A tárolórendszerek teljesítménye 200 W / m²-ig terjedhet. A rendszer teljes teljesítményének nagyon széles határok lehetnek: 100 watttól tízig és több száz kilowattig.

Jégtelenítő rendszerek járdákhoz, nyitott lépcsőkhöz, rámpákhoz. Az előzőhöz hasonlóan a kábeleket a beton alap vastagságában fektetik le. Ezek a rendszerek csak akkor működnek, amikor a hó ezen tárgyak felületére esik, vagy jég alakul ki.

A nyitott felületek fűtési rendszereinek fajlagos teljesítménye 200-350 W / m² között változhat. A rendszer teljes kapacitása több és tízszáz kilowatt között mozog.

Ide tartoznak a sportlétesítmények (futballpályák, futópadok, versenypályák, teniszpályák), az autópályák veszélyes szakaszai (emelkedések, lejtők, éles kanyarok), a kifutópályák jegesedésgátló rendszerei. Ezeknek a rendszereknek a fajlagos fűtési teljesítménye elérheti az 500 W / négyzetmétert, a teljes teljesítmény pedig több megavatot.

Tető jégtelenítő rendszerek megakadályozzák: a vízáramlási utak jég eltömődését, jégcsapok képződését, valamint a hó és jég eltávolítását a veszélyes területektől. A fűtőkábeleket a vízáramlási útvonalak mentén, elvezetőcsövekben, ereszen, vízágyúkon, völgyekön és kereszteződéseken kell elhelyezni.

Az ezekben a rendszerekben alkalmazott fűtőkábelek általában legalább 25 watt / méter lineáris teljesítményűek. A rendszer teljes kapacitása az adott épület tetejének kialakításától és méretétől függ, 1-2-től több száz kilowattig terjed.

A jegesedésgátló rendszerek felületének hőmérséklete hó és jég hiányában, valamint negatív környezeti hőmérsékleten általában +5 - 7 ° C. A hó és a jég olvadása során a felületi hőmérséklet csupán egy töredékének fokozatosan meghaladja a 0 ° C-ot. Ha a környezeti hőmérséklet + 5 ° C felett van, akkor a jegesedésgátló rendszereket szükségtelenül kapcsolják ki.

Fűtési rendszerek csővezetékekhez és tartályokhoz. A csőrendszerek hosszúak és elágazóak, és fűtési kábelek a legmegfelelőbbek fűtésre. A gyakorlatban általában kétféle fűtési rendszer létezik - megakadályozzák a fagyást és fenntartják a cső hőmérsékletet a normál felett (+ 20 ° C felett). Mindkét típusú rendszer fő célja a csőből (vagy tartályból) a környezetbe eső hőveszteség kompenzálása.

A fűtési szakaszokat a cső (tartály) tetejére kell felszerelni, és hőszigeteléssel zárják össze. A csővezetékek fűtőrendszereinek lineáris teljesítménye általában 10-60 W / m. A rendszer teljes kapacitása a csővezeték hosszától függ. A tartályfűtési rendszerek fajlagos teljesítménye 10-80 / m2. A felmelegített felület és az összes mennyiség a tartály méretétől függ.

A fagyálló rendszerek célja, hogy kiküszöböljék a jégdugók képződését és a csővezetékek szakadását, ezért elegendő ahhoz, hogy +5 ° C-ot tartsanak a csővezetékben. A hőmérséklet-fenntartó rendszerek nagyon változhatnak a csőben (tartályban) előírt hőmérsékleten: +40 elegendő az olaj és sok vizes oldat szállításához. ° C, és a bitumenhez 160-180 ° C szükséges.

Fűtési rendszerek technológiai berendezésekhez Különböző célokra, előírt hőmérsékletekre, fajlagos kapacitásokra különböznek, és egyedi megközelítés alapján fejlesztik őket.