Як підібрати нагрівальний кабель?

К. Амбарцумянц, к.т.н.

Правильний вибір потужності для обігріву площадок, сходинок, тротуарів, доріжок, доріг та мостів треба починати з розрахунку тепловитрат, з урахуванням властивостей кабелів та умов зовнішнього середовища

Для поверхонь, по яких у зимовий час пересуваються люди та автотранспорт, а також там, де потрібно усунути наслідки ожеледиці, розрахункова температура нагрівання складає +3 °С. Завдяки кабелю створюється необхідний тепловий потік, який залежить від температури зовнішнього повітря та визначається за формулою:

Q=α_п × Δt,

де:
Q – потрібний тепловий потік; α_п – коефіцієнт тепловіддачі зовнішньої поверхні (α_п = 23 Вт/м × °С); Δt – різниця розрахункової температури поверхні і температури зовнішнього повітря.

Таблиця 1

В таблиці 1 наведено необхідний розрахунковий тепловий потік від поверхні для різних значень температури зовнішнього середовища. Для правильної реалізації системи підігріву поверхні дорожнього покриття рекомендована наступна конструкція:

залізобетонна плита завтовшки 150 мм;
екструдований пінополістирол, λ=0,031 Вт/м × °С;
основа із щебеню.

Нагрівальний кабель розташовується на відстані 75 мм від поверхні (в середині плити). Частина теплового потоку нагрівального кабелю буде нагрівати ґрунт під плитою. Аби зменшити витрати використовується екструдований пінополістирол: його шар завтовшки лише 1 см забезпечує енергоефективність системи обігріву
на рівні 80%.

Оптимальною для обігрівання поверхні дорожнього покриття вважається енергоефективність 95%. Для цього достатньо збільшити товщину утеплювача до 5 см. Подальше збільшення товщини шару утеплювача не призводить до помітного зростання супротиву тепловтратам.

Потужність, що припадає на один квадратний метр системи сніготанення, визначається за формулою:

P=(Q/q_эф) × k_з

де:
k_з =1,1 – коефіцієнт, що враховує різницю між розрахунковими та фактичними характеристиками при експлуатації.

В якості прикладу розглянемо систему сніготанення, що спроможна забезпечити танення снігу та є ефективною для боротьби з ожеледицею за температури мінус 10 °С.

Отже, за формулою, потрібна потужність

P = (300 / 0,95) ×1,1 = 348 Вт/м.

Скориговані параметри, які треба забезпечити нагрівальним кабелем для досягнення потрібного теплового потоку на поверхні дорожнього покриття, зведені в таблицю 2.

Таблиця 2

Згідно табл. 2 маємо, що коли температура повітря знижується від мінус 11 °С до мінус 25 °С, потужність на один квадратний метр поверхні потрібно збільшити вдвічі. Незважаючи на те, що найнижчі температури трапляються не часто та тривають обмежений час, необхідно передбачити можливість підвищення потужності обігріву для таких періодів.

Для обігріву зовнішньої поверхні дорожнього покриття пішохідних доріжок та / або автодороги використовуються одно- та двожильні резистивні нагрівальні кабелі, наприклад, як показано на рис. 1 і 2. Технічні характеристики обох моделей наведені у таблиці. 3.

Рис. 1. Одножильний нагрівальний кабель Woks 23-1R з мідним плетеним екраном:
1 – нагрівальна жила; 2 – перший шар ізоляції; 3 – другий шар ізоляції; 4 – екран; 5 – оболонка (зовнішня ізоляція)

Рис. 2. Двожильний нагрівальний кабель Woks 30 з мідним плетеним екраном:
1 – нагрівальна жила; 2 – перший шар ізоляції; 3 – другий шар ізоляції; 4 – екран; 5 – оболонка (зовнішня ізоляція): 1 – нагрівальна жила;
2 – перший шар ізоляції; 3 – другий шар ізоляції;4 – екран; 5 – оболонка (зовнішня ізоляція)

Таблиця 3. Технічні характеристики нагрівальних кабелів

За умов дотримання наведених рекомендацій щодо вибору кабелів для обігріву зовнішнього дорожнього покриття для пішоходів та автотранспорту та використання резистивних обігрівальних дротів належної якості, можна бути впевненим в позитивному результаті на тривалий термін.

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok. Долучайтесь!