Обогрев труб при отрицательных температурах

В холодное время года внешние ветки систем водоснабжения испытывают серьезные нагрузки. Сильные морозы заставляют грунт промерзать, а воду внутри труб — превращаться в лед. Формируются ледяные пробки, которые закупоривают поток.

При замерзании вода увеличивается в объеме, оказывает значительное внутреннее давление на стенки трубы — возникают трещины и деформации. Также усиливается нагрузка на насосное оборудование. Оно вынуждено преодолевать сопротивление замерзающей жидкости, поэтому перегревается и быстрее изнашивается.

Современные методы обогрева трубопроводов

Чтобы избежать замерзания жидкости, трубы можно проложить на большой глубине, где им не будут страшны никакие морозы. Однако технически эта задача не всегда выполнима.

Для решения указанных проблем трубопровод обогревают. Современные технологии помогают поддерживать оптимальную температуру транспортируемой среды независимо от внешних условий.

Задачи, которые решает система обогрева:

• предотвращает замерзание и конденсацию жидкости в трубах;
• компенсирует теплопотери жидкости, поддерживает стабильные рабочие параметры вне зависимости от температуры внешней среды;
• восстанавливает нормальную работу трубопровода после остановки и долгого простоя.

Рассмотрим основные методы, как обогреть трубопровод.

Гидравлические системы

Для обогрева используют теплоноситель — воду или антифриз, который циркулирует вокруг внешнего контура основного трубопровода. Конструкция обеспечивает равномерный обогрев всей поверхности трубы. Автоматика поддерживает заданную температуру с высокой точностью. За циркуляцию жидкости отвечает насосное оборудование.

Преимущества гидравлических систем:

• Высокая эффективность — быстро обогревается трубопровод с большим сечением.
• Интеграция с существующей инфраструктурой — отопительными системами зданий и сооружений.
• Низкая себестоимость теплообеспечения при расширении масштаба использования.

Недостатки гидравлических систем:

• Высокие затраты на стадии проектирования и монтажа оборудования.
• Потребность в регулярном обслуживании для предупреждения аварий.
• Уязвимость перед погодными условиями и изменениями давления в трубопроводах, из-за зависимости от давления в контуре возможны перебои в циркуляции теплоносителя при резких перепадах

Тепловая труба

Передача тепла происходит в результате фазового перехода рабочего вещества — воды или аммиака. Энергия переносится за счет цикла испарения и конденсации, происходящего между горячим и холодным участком трубы. Внутри герметичной системы создают разреженную среду, которая обеспечивает минимальное сопротивление движению пара.

Преимущества тепловых труб:

• Высокий коэффициент теплопередачи.
• Отсутствие механических частей — меньше вероятность поломок, проще обслуживание.
• Минимальное потребление электроэнергии для движения рабочего вещества.
• Широкий диапазон рабочих температур окружающей среды.

Недостатки тепловых труб:

• Расстояние транспортировки тепла ограничено физическими свойствами рабочей среды и конструкцией трубы.
• На скорость возврата конденсата влияет гравитация — в горизонтальном положении процесс затруднителен.

Воздушные обогреватели

Трубопровод обогревают электрические нагреватели или топливные горелки. Непрерывную циркуляцию нагретых воздушных масс обеспечивают вентиляторы. Труба нагревается потоком горячего воздуха, предотвращается появление ледяных пробок.

Преимущества воздушных обогревателей:

• Простой монтаж — не требует прокладки коммуникаций, установки фундамента.
• Экономичное обслуживание благодаря отсутствию сложных механизмов и трущихся узлов.
• Простая регулировка интенсивности подачи теплого воздуха для оптимального расхода ресурсов.

Недостатки воздушных обогревателей:

• Потребность в постоянном контроле исправности вентиляционной системы.
• Ограниченный радиус действия — воздушные установки не подходят для длинных трубопроводов или влажных сред.

Инфракрасные обогреватели

ИК-излучатели направляют электромагнитные волны непосредственно на трубопровод. Процесс протекает без прямого контакта и перераспределения воздушной массы, что делает систему экологичной и энергосберегающей.

ИК-обогрев имеет следующие преимущества:

• Локализация нагрева — воздействие направлено строго на участок, нуждающийся в дополнительной защите.
• Минимальное энергопотребление — нагрев производится лишь в зоне риска образования ледяной пробки.
• Отсутствие шума и вредных веществ.

Недостатки инфракрасных обогревателей:

• Невысокая производительность на протяженных объектах.
• Сфера применения ограничена небольшими участками трубопровода или отдельными узлами технологического оборудования.

Греющий кабель

Для поддержания оптимальной температуры трубопровода используют греющий кабель. В саморегулирующихся моделях автоматика настраивает выходную мощность системы в зависимости от внешней температуры. Резистивный греющий кабель обеспечивает равномерный и стабильный обогрев на протяжении длительного периода.

Преимущества греющего кабеля:

• Универсальность, способность адаптироваться к различным условиям эксплуатации.
• Долговечность эксплуатации материалов и изоляции.
• Автономность, сокращение участия персонала в процессе управления системой.
• Отсутствие вредных выхлопов и иного влияния на окружающую среду.

Недостатки греющего кабеля:

• При несоблюдении технологии укладки — риск повреждения изоляции и выхода из строя отдельных секций.

Греющий кабель — самый распространенный способ поддержания нужной температуры труб. Поэтому мы рассмотрим этот метод подробнее.

Способы установки

Технологию монтажа греющего кабеля выбирают в зависимости от материала и назначения трубы, условий эксплуатации, требований к обслуживанию. Также в каждом конкретном проекте учитывают соотношение эффективности и экономической целесообразности.

Установка греющего кабеля снаружи трубы

Внешняя установка кабеля проще и дешевле. В процессе эксплуатации удобнее осматривать систему. При выявлении возможных дефектов — для замены поврежденных сегментов труба не вскрывается.

Как правило, лучше установить греющий кабель снаружи, если есть техническая возможность. Этот метод реализуют в следующих случаях:

• открытый трубопровод, который находится выше уровня земли;
• инженерная система, расположенная в неотапливаемом помещении;
• трубопровод с разветвленной сетью, большим количеством запорной арматуры, фланцев, фильтров, насосов;
• инженерная система на ответственном промышленном объекте, где важна надежная и безопасная работа системы электрообогрева;
• трубопровод на взрывоопасном объекте, предприятии нефтегазовой и нефтехимической промышленности;
• инженерная сеть на предприятии, где важно сохранять стерильные условия и чистоту жидкости;
• трубопровод с питьевой водой на жилых объектах.

Процесс установки проходит следующим образом. Перед монтажом трубу очищают от загрязнений. Чтобы минимизировать потери тепла, наносят слой теплоизоляции на всю внешнюю поверхность. Саморегулирующий греющий кабель фиксируют специальным скотчем или алюминиевыми лентами равномерно по длине участка. Для защиты от внешних факторов устанавливают металлический кожух или дополнительную изоляционную оболочку. Затем подключают термостат, датчик температуры и автоматику.

Установка греющего кабеля внутри трубы

Греющий кабель внутри трубы прокладывают преимущественно в тех случаях, когда наружная установка невозможна или экономически невыгодна. Некоторые из таких ситуаций:

• труба закопана в землю;
• трубопровод изолирован бетонной прокладкой.

Процедура монтажа включает следующие работы. Подбирают диаметр кабеля с учетом характеристик трубы и условий эксплуатации. В трубе сверлят отверстие и устанавливают защитный манжет, чтобы исключить повреждение изоляции провода при вводе. Кабель протягивают внутри системы, фиксируют крепежными элементами. Место ввода герметизируют для защиты от попадания влаги и грязи. Кабель подключают к электропитанию.

Виды прокладки греющего кабеля

Существует три основных вида прокладки греющего кабеля, каждый из которых имеет свои особенности и сферу применения.

Прямолинейная прокладка

Самый простой и быстрый вариант. Кабель укладывают параллельно оси трубы в одну или несколько линий. У схемы ограниченная площадь покрытия теплом, поэтому ее применяют для простых контуров, коротких отрезков трубопроводов малого диаметра.

Зигзагообразная прокладка

Кабель укладывают змейкой по поверхности трубы. Схема увеличивает зону контакта проводника с поверхностью — улучшается передача тепла, повышается надежность обогрева. Вариант подходит для длинных и объемных участков трубопроводов.

Прокладка в виде спирали

Кабель наматывают на трубу круговыми витками. Способ обеспечивает максимальное покрытие трассы и равномерный нагрев всех зон, включая труднодоступные участки и места изгибов. Спиральную прокладку выбирают для трубопроводов сложных конфигураций и большого сечения.

Выбор системы обогрева в зависимости от типа трубопроводов

От выбора системы обогрева зависит, насколько эффективной и безопасной будет эксплуатация инженерных систем. Рассмотрим основные типы трубопроводов и расскажем, какие нюансы учесть при использовании греющего кабеля.

Обогрев водопроводных труб

Материал трубы влияет на интенсивность обогрева и выбор мощности кабеля. Стенки из металла отлично проводят тепло, поэтому для них подойдет провод меньшей мощности. У полимерных изделий (ПВХ, полиэтилена) теплопроводность ниже — чтобы обеспечить достаточный обогрев, потребуется кабель помощнее.

Оптимальная схема установки кабеля — снизу трубы. Теплый воздух естественным образом поднимается вверх и обеспечивает максимальный эффект обогрева. Снизу, где существует повышенный риск обледенения, труба дополнительно защищена от промерзания.

Обогрев труб отопления

Дополнительный обогрев отопительной системы нужен в местах возможных потерь тепла или зонах риска образования конденсата. Применение греющего кабеля помогает поддерживать постоянную температуру теплоносителя.

При выборе системы обогрева учитывают тип теплоносителя. Вода обладает высокой теплоемкостью, однако при отрицательных температурах превращается в лед — возникает риск разрыва трубы. Здесь оптимальным вариантом станет саморегулирующийся греющий кабель, мощность которого зависит от внешних условий. Масляные системы устойчивы к замерзанию, но медленнее реагируют на изменение температуры. В данном случае подходит резистивный греющий кабель фиксированной мощности.

Обогрев промышленных трубопроводов

Правильно подобранная система обогрева поддерживает стабильность технологических процессов. Также снижаются риски, связанные с изменением физических свойств транспортируемых веществ.

При выборе системы обогрева важна точность поддержания температуры среды, поэтому чаще всего используют саморегулирующиеся греющие кабели. Для повышения безопасности в особо ответственных участках трубопроводов устанавливают взрыво- и пожаробезопасные экранированные провода.

Профилактические меры для предотвращения замерзания труб

Рекомендации, как повысить эффективность греющего кабеля:

• Разместите датчик температуры ближе к началу линии. Тогда система будет быстрее реагировать на изменения температуры.
• Убедитесь, что система оснащена защитой от короткого замыкания и утечки тока.
• Выбирайте надежные материалы. Чтобы система работала без сбоев, греющий кабель должен быть прочным и устойчивым к механическим нагрузкам.

Выбор системы обогрева зависит от типа трубопровода, условий эксплуатации и бюджета. Наиболее универсальным решением является греющий кабель, который сочетает эффективность, автономность и простоту монтажа. Для профессионального подбора системы обогрева обратитесь к нашим специалистам оставив заявку на нашем сайте.