НАГРІВАЛЬНІ КАБЕЛІ ДЛЯ АЕКС
Вимоги до нагрівального кабелю
Слід застосовувати спеціальний нагрівальний кабель для АЕКС. Нагрівальний кабель, призначений для систем електричного кабельного опалення та теплих підлог, як правило, не застосовують для АЕКС.
Нагрівальний кабель для АЕКС повинен відповідати наступним вимогам:
бути водогерметичним та стійким до тривалого впливу зовнішніх факторів: атмосферних опадів, ультрафіолетового опромінення, мінусових і плюсових температур повітря та покриття;
мати відповідну механічну міцність для зовнішнього застосування - протистояти навантаженню від снігу та льоду тощо [1];
мати достатню питому потужність для ефективного танення снігу та льоду, зазвичай, не менше 20 Вт/м;
мати багатошарову (не менше ніж двошарову) теплостійку електричну ізоляцію та металевий екран [1].
Примітка. Вимоги до кабелів живлення, кабелів датчиків, холодних кінців нагрівальних кабелів тощо, які прокладаються ззовні будівлі на покритті та у водостоках, аналогічні відповідним вимогам до нагрівальних кабелів АЕКС згідно з умовами їх експлуатації.
Як правило, застосовують виробничо виготовлений нагрівальний кабель готовий до монтажу, в якому у виробничих умовах нагрівальний елемент з’єднаний з монтажним (холодним) кабелем з’єднувальною (перехідною) муфтою та який, за певної конструкції, має кінцеву муфту. Забороняється укорочувати та подовжувати його нагрівальний елемент, окрім холодного кінця.
Допускається застосовувати нагрівальний кабель на бобіні, з якої відрізають потрібну його довжину. Фактичну довжину нагрівального кабелю, як правило, уточнюють при монтажі й вона не повинна відрізнятись від розрахункової на ±10 %. При цьому необхідно приєднати холодний кабель(-і) за допомогою муфти та, за певної конструкції, виготовити кінцеву муфту. Слід враховувати, що це здійснюють, як правило, на даху при монтажі, зазвичай, за поганих погодних умов. Виготовлення муфт потребує досвіду та спеціальних монтажних елементів, інструменту тощо. Муфти та холодні кінці повинні мати відповідні характеристики для їх зовнішнього застосування.
Для АЕКС, зазвичай, використовують нагрівальні кабелі питомою потужністю від 20 Вт/м до 40 Вт/м. При цьому кабелі питомою потужністю до ЗО Вт/м відносять до кабелів малої потужності, а ЗО Вт/м і вище - до кабелів великої потужності.
Нагрівальний кабель питомою потужністю більше 40 Вт/м допускається в спеціальних застосуваннях за відповідного обґрунтування безпечності та виконання вимог і рекомендацій виробника.
Особливості застосування нагрівальних кабелів в АЕКС
Основні принципи вибору та розрахунку резистивного нагрівального кабелю на бобінах
Нижче наведено один з можливих алгоритмів вибору та розрахунку.
Резистивний нагрівальний кабель на бобінах вибирають за питомим опором [Ом/м]. Розрахунковий питомий опір визначають за:
довжиною;
напругою живлення;
питомою потужністю.
При цьому питому потужність рекомендується приймати з коефіцієнтом 0,75 - 0,9 від максимальної питомої потужності для даного типу кабелю,заданої виробником.
За розрахованим питомим опором вибирають опір кабелю з номенклатурного ряду виробника - найближчий менший опір.
За обраним опором розраховують питому потужність і перевіряють її на перевищення максимальної питомої потужності для даного типу кабелю, заданої виробником. Якщо немає перевищення, даний кабель підходить до застосування, а його опір і розраховану питому потужність використовують для подальших розрахунків. Якщо є перевищення, з номенклатурного ряду виробника вибирають найближчий більший опір і за ним розраховують питому потужність, які використовують для подальших розрахунків.
Приклад вибору та розрахунку резистивного кабелю на бобіні за вищевказаним алгоритмом представлено у додатку Б.
Основні принципи вибору та розрахунку саморегульованих нагрівальних кабелів
Саморегульовані нагрівальні кабелі, зазвичай, використовують для спеціальних умов. Кількість теплоти, що виділяється його окремими ділянками, залежить від температури середовища, в якому вони знаходяться. Така особливість має суттєві переваги при його застосуванні в захаращуваних водостоках, наприклад, листям, голками тощо. За таких обставин звичайний резистивний кабель може вийти з ладу від перегрівання, що виникає внаслідок його теплоізоляції сміттям, у той час як саморегульований кабель зменшить своє тепловиділення в місці захаращення та не перегріється. Також саморегульований кабель не перегрівається при дотику його ліній, що підвищує надійність та безпеку АЕКС і дозволяє простіше виконувати його монтаж.
При проектуванні АЕКС з саморегульованим кабелем слід брати до уваги, що фірма-виробник обмежує його максимальну довжину, зазвичай, на рівні приблизно 100 м.
Примітка. Вартість саморегульованого кабелю, як правило, більша ніж резистивного.
Броньований нагрівальний кабель
Броньований нагрівальний кабель (різновид резистивного нагрівального кабелю) рекомендується застосовувати там, де при монтажі та експлуатації можливі значні механічні навантаження на нього (ударні, крутильні, розтягувальні, стискальні).
Питома потужність нагрівальної поверхні та крок укладання нагрівального кабелю
Питому потужність нагрівальної поверхні qht, Вт/м2, обчислюють за питомою потужністю нагрівального кабелю р, Вт/м, та кроком укладання нагрівального кабелю Sht, м, за формулою:
Ям =P/sm ■ (9-1)
Крок укладання нагрівального кабелю Sht, м, обчислюють за питомою потужністю кабелю р, Вт/м, та питомою потужністю нагрівальної поверхні qht, Вт/м2, за формулою:
Sw = р/Ям ■ (9-2)
Формули (9.1), (9.2) визначають загальне правило для нагрівальних електричних кабельних систем: чим менший крок, тим більша питома потужність.
Питому потужність нагрівальної поверхні qht, Вт/м2, залежно від кроку укладання нагрівального кабелю Sht, см, зазвичай, визначають за таблицями. Приклад наведено в таблиці 3.
Таблиця 3 - Питома потужність нагрівальної поверхні залежно від кроку укладання нагрівального кабелю для деяких питомих потужностей нагрівального кабелю, Вт/м, нормованих при 230 В або 400 В
|
Крок укладання кабелю, Sht - см |
Питома потужність нагрівальної поверхні q^ , Вт/м2, при 230 В або 400 В |
||||
|
20 Вт/м |
25 Вт/м |
ЗО Вт/м |
35 Вт/м |
40 Вт/м |
|
|
5 |
400 |
500 |
6001) |
7001) |
8001) |
|
7,5 |
265 |
330 |
400 |
465 |
530 |
|
10 |
2002) |
250 |
300 |
350 |
400 |
|
12,5 |
1602) |
2002) |
240 |
280 |
320 |
|
15 |
1302) |
1652) |
2002) |
230 |
265 |
|
17,5 |
1152) |
1402) |
1702) |
2002) |
230 |
1> Указана питома потужність нагрівальної поверхні є достатньо великою. її використання можливе за допустимості виробником до застосування в АЕКС зі строгим додержанням його вимог.
2) Указана питома потужність є замалою для АЕКС, оскільки не відповідає вимогам, визначеним у розділі 7.
Слід звертати увагу на те, що виробники визначають питому потужність нагрівального кабелю при напрузі живлення 230 В або 400 В. Для найбільш поширеної в Україні напруги живлення 220 В або 380 В питома потужність таких кабелів та питома потужність нагрівальної поверхні з них будуть меншими від наданих виробником з коефіцієнтом приблизно 0,9.
У загальному випадку потужність за напругою живлення при резистивному навантаженні обчислюють за формулою:
P = U2/r, (9.3)
де Р - потужність, Вт;
U - напруга живлення, В;
R - опір навантаження, Ом.
Інші основні електротехнічні формули наведені у додатку В.
АВТОМАТИЧНЕ РЕГУЛЮВАННЯ АЕКС
Загальні принципи
В АЕКС застосовують один з наступних видів автоматичного регулювання з відповідним регулятором:
за температурою зовнішнього повітря, тобто з регулятором з датчиком температури зовнішнього повітря;
за температурою зовнішнього повітря та вологою (тала вода, дощ, сніг, лід тощо), тобто з регулятором з двома датчиками - з датчиком температури зовнішнього повітря та датчиком вологи.
Для АЕКС потужністю більше приблизно 10 кВт рекомендується застосовувати регулятор з двома датчиками, а для систем меншої потужності - з одним датчиком зовнішнього повітря, як дешевше технічне рішення. Для економії електроенергії та більш надійного регулювання доцільніше застосовувати регулятор з двома датчиками.
Автоматичне регулювання за температурою зовнішнього повітря
Загальні положення
Для АЕКС застосовують два види автоматичного регулювання за температурою зовнішнього повітря:
за одним значенням температури;
за діапазоном температури (між двома значеннями температури).
При автоматичному регулюванні за одним значенням температури на регуляторі виставляють (програмують) її плюсову величину - трохи вище нуля градусів Цельсія (її, зазвичай, називають температурою танення). При зниженні температури зовнішнього повітря до встановленої нагрівальний кабель включається і весь час працює за будь-якої меншої температури. Температуру настройки регулятора визначають виходячи з процесу утворення льоду на покритті та у його водостоках, надійності розтоплення снігу та льоду, вартості експлуатації системи тощо. Фірмами-виробниками рекомендовано приймати цю температуру на рівні (1,5-3) °С. Більшість регуляторів мають можливість її вибору, зазвичай, у діапазоні від 0 °С до 10 °С, однак налаштування на температуру вище 5 °С є недоцільним.
При автоматичному регулюванні за діапазоном температури (між двома значеннями температури) додатково до вищерозглянутого регулювання за одним значенням температури додається налаштування на ще одну температуру (її, зазвичай, називають мінімальною темпе- ратурою).При зниженні температури зовнішнього повітря до неї нагрівальний кабель виключається і не працює за будь-якої нижчої температури. Тобто нагрівальний кабель є включеним у діапазоні між температурою танення та мінімальною температурою.
Для такого регулювання застосовують спеціальний регулятор з налаштуванням на діапазон температури, на якому виставляють (програмують) дві температури - температуру танення (трохи вище нуля градусів) і мінімальну температуру, зазвичай, на рівні від мінус 8 °С до мінус 15 °С.
Відсутність нагрівання за достатньо низьких температур пов’язана з тим, що тала вода може не утворюватись і не виникає потреба в її відведенні через водостоки. Також за дуже низької температури нагрівальний кабель певної потужності може і не забезпечити плюсову температуру у водостоках тощо (обґрунтування див. у 6.3). Окрім того, часткове підтоплення снігу за дуже низьких температур може стати причиною утворення бурульок.
Приклад графіків роботи двох типів автоматичних регуляторів показано на рисунку 36.
Кабель включено
і і-—і
! d ' Кабель
>| виключено . ' Температура
I 4 і і І і і і і І і і і і І і і і і І і і і і І і ► зовнішнього
О ло повітря, °С
К
-15 -8 0 3
кабель ; f ; ! d !
виключено > '
абель включеноКабель
виключено
Температура
1—І—І—І—І—І—► зовнішнього повітря, °С
d - діапазон налаштування (програмування) температури танення; f - діапазон налаштування (програмування) мінімальної температури
Рисунок 36 - Приклад графіків роботи автоматичних регуляторів за одним значенням (а)
та за діапазоном значень (б) температури зовнішнього повітря
Конструкція датчика температури зовнішнього повітря
Датчик температури зовнішнього повітря, як правило, - це терморезистор, який змінює свій опір у залежності від температури. Виробники, зазвичай,пропонують терморезистор з від’ємним температурним коефіцієнтом (англ. - NTC, negative temperature coefficient) і вказують його опір за певної температури (приклад маркування - NTC25kQ@25 °С). Також надається таблиця або графік з опором датчика за деяких інших температур.
У документації на АЕКС слід указувати маркування датчика за певної температури та кілька його опорів за інших температур. Це дасть можливість перевірити справність датчика шляхом виміру його опору при налаштуванні та експлуатації.
