Καλώδια θέρμανσης: τύποι και εφαρμογές

Καλώδια θέρμανσης - ένας συγκεκριμένος τύπος προϊόντων καλωδίων που μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια σε θερμότητα για θέρμανση και εκτελούν τη λειτουργία ενός δέκτη ηλεκτρικής ενέργειας, παρά μια γραμμή μεταφοράς. Τα καλώδια θέρμανσης διαφέρουν σημαντικά από τα συνηθισμένα καλώδια και σύρματα, σκοπός των οποίων είναι η μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας με τη μικρότερη απώλεια και με ελαφρά πτώση τάσης όχι το μήκος της γραμμής (συνήθως όχι περισσότερο από 5%).

Το καλώδιο θέρμανσης χρησιμοποιείται ως τμήματα θέρμανσης, δηλ. τμήματα ορισμένου μήκους και σε αυτό το μήκος υπάρχει πλήρης πτώση της εφαρμοζόμενης τάσης. Επομένως, το τμήμα θέρμανσης πρέπει να θεωρείται ως συμβατικός δέκτης ηλεκτρικής ενέργειας (ως ένας από τους τύπους ηλεκτρικών θερμαντικών στοιχείων).

Το μήκος των τμημάτων θέρμανσης καλωδίων κυμαίνεται συνήθως από μερικά μέτρα έως αρκετές εκατοντάδες μέτρα.

Η επίδραση της διασποράς μέρους της μεταδιδόμενης ενέργειας με τη μορφή θερμότητας, η οποία είναι αρνητική για συμβατικά καλώδια, χρησιμοποιείται ως χρήσιμη στα καλώδια θέρμανσης. Επιπλέον, η μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε θερμότητα γίνεται με τον βέλτιστο και οικονομικότερο τρόπο. Η μετατροπή είναι πλήρης, σιωπηρή, χωρίς τη χρήση πρόσθετων ουσιών (καύσιμο, οξειδωτικό).

Τα καλώδια θέρμανσης έχουν αρκετά ανεπτυγμένο εύρος και χρησιμοποιούνται σε μεγάλη ποικιλία εγκαταστάσεων και συσκευών. Παρόλα αυτά, αναφέρονται σε ιδιόκτητα καλωδιακά προϊόντα και στη βιβλιογραφία δεν υπάρχουν πρακτικά έργα για τον σχεδιασμό, τον υπολογισμό και τη χρήση καλωδίων θέρμανσης.

Τύποι καλωδίων σύμφωνα με το σχέδιο απόσβεσης θερμότητας

Ανθεκτική γραμμική - καλώδια θέρμανσης στα οποία απελευθερώνεται θερμότητα λόγω του αποτελέσματος Joule-Lenz όταν το ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από τον πυρήνα θέρμανσης. Το καλώδιο έχει σχεδιαστεί κατά τέτοιο τρόπο ώστε να επιτυγχάνεται πλήρης πτώση της εφαρμοζόμενης τάσης στον πυρήνα θέρμανσης, αλλά τα στοιχεία καλωδίου δεν υπερθερμαίνονται πάνω από τις επιτρεπόμενες τιμές.

Το μήκος του τμήματος θέρμανσης είναι συνήθως από λίγα έως εκατοντάδες μέτρα. Τα καλώδια αυτού του τύπου μπορεί να έχουν έναν, δύο ή περισσότερους παράλληλους πυρήνες θέρμανσης που έχουν γραμμικό ή σπειροειδές σχήμα. Το αυθαίρετο κόψιμο των καλωδίων κατά μήκος είναι απαράδεκτο.

Η θερμική ισχύς των αντιστατικών γραμμικών καλωδίων μειώνεται ελαφρώς κατά τη διάρκεια της θέρμανσης και το μέγεθος της μεταβολής εξαρτάται από την τιμή του συντελεστή θερμοκρασίας αντίστασης του υλικού του θερμικού πυρήνα. Οι μικρότερες μεταβολές στην αντίσταση παρατηρούνται στα κράματα υψηλής αντοχής (TKr + 0,0001), τα μεγαλύτερα στον χαλκό (TKr + 0,004)

Ανθεκτική ζώνη τα καλώδια θέρμανσης δεν διαφέρουν κατ 'αρχήν από τα προηγούμενα, αλλά διαφέρουν θεμελιωδώς από το σχεδιασμό τους. Περιέχουν δύο παράλληλους μονωμένους αγωγούς.

Η μόνωση των αγώγιμων αγωγών έχει περιοδικά τοποθετημένα "παράθυρα" μετατοπισμένα το ένα από το άλλο με ένα δεδομένο βήμα (συνήθως περίπου 1 m). Ένα λεπτό σύρμα από κράμα υψηλής αντοχής τοποθετείται πάνω από αυτούς τους δύο πυρήνες.

Στα "παράθυρα" η σπείρα κλείνει στα αγώγιμα σύρματα, ως αποτέλεσμα, το καλώδιο αντιπροσωπεύει ένα σύνολο αντιστάσεων (αντιστάσεων) συνδεδεμένων παράλληλα με τα αγώγιμα σύρματα. Σε κάθε ένα από αυτά υπάρχει πλήρης πτώση της εφαρμοζόμενης τάσης. Το ζωνικό καλώδιο είναι κατάλληλο για να μπορεί να κοπεί οπουδήποτε. Το ελάχιστο μήκος του τμήματος θέρμανσης είναι 1,5 - 2 m.

Το μέγιστο μήκος καθορίζεται από την διατομή των αγώγιμων αγωγών και τη γραμμική ισχύ.Δεδομένου ότι το στοιχείο θέρμανσης των καλωδίων ζώνης αντίστασης είναι κατασκευασμένο από κράματα υψηλής αντοχής, η ισχύς τους είναι πρακτικά ανεξάρτητη από τη θερμοκρασία, επομένως καλούνται επίσης σταθερά καλώδια ισχύος.

Αυτορυθμιζόμενα καλώδια έχουν σχεδιασμό εν μέρει παρόμοιο με τον σχεδιασμό των καλωδίων ζώνης αντίστασης. Περιέχουν επίσης δύο παράλληλους αγωγούς, αλλά όχι μονωμένους. Οι αγωγοί είτε είναι εγκλεισμένοι σε πολυμερή αγώγιμη μήτρα είτε συνδέονται μέσω σπειροειδών αγώγιμων νημάτων.

Το αποτέλεσμα της αυτορρύθμισης επιτυγχάνεται λόγω του γεγονότος ότι το στοιχείο καυσίμου του καλωδίου, κατασκευασμένο από πολυμερές αγώγιμο υλικό, αυξάνει σημαντικά την αντοχή του όταν θερμαίνεται. Η τιμή Tcr του αγώγιμου πολυμερούς φθάνει 0,05-0,075, δηλ. 12-18 φορές μεγαλύτερη από εκείνη του χαλκού.

Επαγωγικά καλώδια θέρμανσης στο σχεδιασμό τους περιέχουν σιδηρομαγνητικά στοιχεία και οι αγώγιμοι μονωμένοι αγωγοί τοποθετούνται γύρω από τα σιδηρομαγνητικά στοιχεία με τη μορφή μίας περιέλιξης που προκαλεί εναλλασσόμενη μαγνητική ροή στον πυρήνα. Το φαινόμενο απελευθέρωσης θερμότητας επιτυγχάνεται τόσο λόγω των αντιστατικών απωλειών στην περιέλιξη όσο και λόγω των αντιστατικών απωλειών στον πυρήνα που προέρχονται από τα επαγόμενα ρεύματα.

Η αναλογία αυτών και άλλων ζημιών καθορίζεται από το σχεδιασμό του καλωδίου. Απώλειες στον πυρήνα μπορεί να είναι 80-20% της συνολικής απώλειας καλωδίων. Στην πρώτη περίπτωση, οι απώλειες στην περιέλιξη είναι μικρές και θερμαίνονται ελαφρώς λόγω των ίδιων των απωλειών, γεγονός που επιτρέπει την επίτευξη μίας σημαντικά υψηλότερης γραμμικής ισχύος σε σύγκριση με τα καλώδια αντίστασης.

Η μέθοδος θέρμανσης αγωγών που χρησιμοποιούν το "φαινόμενο SKIN" μπορεί επίσης να θεωρηθεί ως μία από τις επιλογές για το επαγωγικό καλώδιο. Σε αυτή την περίπτωση, ο ρόλος της επαγωγικής περιέλιξης παίζεται από έναν μονωμένο πυρήνα μεγάλης διατομής και ο ρόλος του επαγωγέα είναι ο χαλύβδινος σωλήνας στον οποίο βρίσκεται αυτός ο πυρήνας. Η θερμότητα δημιουργείται τόσο στον πυρήνα όσο και στον αγωγό λόγω επαγόμενων φουσκωμένων ρευμάτων.

Εφαρμογές καλωδίων θέρμανσης

Οι συσκευές που χρησιμοποιούν καλώδια θέρμανσης μπορούν να διαφέρουν δραματικά σε μέγεθος, θερμοκρασία λειτουργίας και απόδοση θερμότητας. Επομένως, το φάσμα των εφαρμογών για καλώδια θέρμανσης είναι πολύ ευρύ.

Θερμαινόμενα ρούχα, κουβέρτες, χαλιά - Ηλεκτρικές κουβέρτες και κουβέρτες, μαξιλάρια θέρμανσης, θερμαινόμενα καθίσματα, θερμά ρούχα και παπούτσια. Κατά κανόνα, έχουν μικρή ισχύ (10 - 50 W) και θερμοκρασία λειτουργίας που είναι ασφαλής για τον άνθρωπο, δηλ. δεν υπερβαίνει τους 50 ° C. Αυτή η ομάδα μπορεί να περιλαμβάνει οικιακές συσκευές θέρμανσης χαμηλής κατανάλωσης: θερμαντικές συσκευές για παιδικές τροφές, αποψύκτες ψυγείων που χρησιμοποιούν καλώδια θέρμανσης.

Συστήματα θέρμανσης χώρων - σε αυτά τα καλώδια θέρμανσης χρησιμοποιούνται ως στοιχείο καυσίμου, λίγο πολύ ομοιόμορφα κατανεμημένο στην περιοχή του δωματίου. Εάν είναι απαραίτητο, τα καλώδια μπορούν να τοποθετηθούν στους τοίχους και στην οροφή. Η καλύτερη επιλογή για την εγκατάσταση καλωδίων όσον αφορά τη μεταφορά θερμότητας, την αποθήκευση θερμότητας, την ασφάλεια και την ασφάλεια είναι η τοποθέτηση του καλωδίου στο πάχος μιας τσιμεντοκονίας τοποθετημένης κάτω από ένα διακοσμητικό κάλυμμα δαπέδου.

Η θερμοκρασία στην θερμαινόμενη επιφάνεια είναι συνήθως 22 - 26 ° C, αλλά μπορεί να φτάσει τους 35 ° C. Η ειδική ισχύς των συστημάτων θέρμανσης δαπέδου κυμαίνεται από 70-150 W / m². Τα συστήματα αποθήκευσης έχουν ισχύ μέχρι 200 ​​W / m². Η συνολική ισχύς του συστήματος μπορεί να έχει πολύ ευρέα όρια: από 100 watts έως δεκάδες και εκατοντάδες κιλοβάτ.

Συστήματα αποπάγωσης για πεζοδρόμια, ανοιχτές σκάλες, ράμπες. Όπως και στην προηγούμενη περίπτωση, τα καλώδια τοποθετούνται στο πάχος της βάσης σκυροδέματος. Αυτά τα συστήματα λειτουργούν μόνο σε μια εποχή που το χιόνι πέφτει στην επιφάνεια αυτών των αντικειμένων ή σχημάτων πάγου.

Η ειδική ισχύς των συστημάτων θέρμανσης για ανοιχτές επιφάνειες κυμαίνεται από 200-350 W / τ.μ. Η συνολική χωρητικότητα του συστήματος κυμαίνεται από μερικές έως δεκάδες εκατοντάδες κιλοβάτ.

Αυτό περιλαμβάνει επίσης συστήματα κατά του πάγου για αθλητικές εγκαταστάσεις (γήπεδα ποδοσφαίρου, διάδρομοι, ιπποδρομίες, γήπεδα τένις), επικίνδυνα τμήματα αυτοκινητοδρόμων (άνοδοι, κατηφόρες, αιχμηρές στροφές), διαδρόμους. Η ειδική ισχύς θέρμανσης αυτών των συστημάτων μπορεί να φτάσει τα 500W / τ.μ., και η συνολική ισχύς - αρκετές μεγαβάτ.

Συστήματα αποπάγωσης οροφής χρησιμεύουν για την αποτροπή: απόφραξης των διαδρομών ροής του νερού, σχηματισμός αντικειμένων και απομάκρυνση του χιονιού και του πάγου από επικίνδυνες περιοχές. Τα καλώδια θέρμανσης τοποθετούνται κατά μήκος των διαδρομών αποστράγγισης, στις αποχετεύσεις, στις μαρκίζες, στα κανόνια νερού, στις κοιλάδες και στις διασταυρώσεις.

Τα καλώδια θέρμανσης που χρησιμοποιούνται σε αυτά τα συστήματα έχουν, κατά κανόνα, γραμμική ισχύ 25 ή περισσότερα βατ ανά μέτρο. Η συνολική χωρητικότητα του συστήματος εξαρτάται από το σχεδιασμό και το μέγεθος της οροφής ενός συγκεκριμένου κτιρίου και κυμαίνεται από 1-2 έως αρκετές εκατοντάδες κιλοβάτ.

Η θερμοκρασία στην επιφάνεια των συστημάτων κατά του πάγου απουσία χιονιού και πάγου και σε αρνητική θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι συνήθως +5 - 7 ° C. Κατά τη διάρκεια της τήξης του χιονιού και του πάγου, η θερμοκρασία επιφάνειας είναι μόνο ένα κλάσμα ενός βαθμού πάνω από 0 ° C. Εάν η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι πάνω από + 5 ° C, τα συστήματα αποπάγωσης είναι απενεργοποιημένα ως περιττά.

Συστήματα θέρμανσης αγωγών και δεξαμενών. Τα συστήματα σωληνώσεων είναι μεγάλα και διακλαδισμένα και τα καλώδια θέρμανσης είναι τα καλύτερα κατάλληλα για τη θέρμανση τους. Στην πράξη, κατά κανόνα, υπάρχουν δύο τύποι συστημάτων θέρμανσης - αποτρέποντας την κατάψυξη και διατηρώντας τη θερμοκρασία πάνω στον σωλήνα πάνω από την κανονική (άνω των + 20 ° C). Ο κύριος σκοπός και των δύο τύπων συστημάτων είναι να αντισταθμίσουν τις απώλειες θερμότητας από τον σωλήνα (ή τη δεξαμενή) στο περιβάλλον.

Τα τμήματα θέρμανσης τοποθετούνται στην κορυφή του σωλήνα (δεξαμενή) και κλείνουν από κοινού με θερμομόνωση. Η γραμμική ισχύς των συστημάτων θέρμανσης των αγωγών είναι συνήθως 10-60 W / m. Η συνολική χωρητικότητα του συστήματος εξαρτάται από το μήκος του αγωγού. Η ειδική ισχύς των συστημάτων θέρμανσης δεξαμενών είναι 10-80 ανά 1 τ.μ. Η θερμαινόμενη επιφάνεια και το σύνολο εξαρτάται από το μέγεθος της δεξαμενής.

Σκοπός των συστημάτων αντιψυκτικού είναι να εμποδίσουν το σχηματισμό βύσματος πάγου και τη διάρρηξη των αγωγών, επομένως αρκεί να διατηρηθεί στους σωλήνες + 5 ° C. Τα συστήματα συντήρησης θερμοκρασίας μπορούν να ποικίλουν πολύ σε ότι αφορά την απαιτούμενη θερμοκρασία στον αγωγό (δεξαμενή): +40 είναι αρκετό για να μεταφέρει πετρέλαιο και πολλά υδατικά διαλύματα ° C, και για την άσφαλτο απαιτεί 160-180 ° C.

Συστήματα θέρμανσης για τεχνολογικό εξοπλισμό Διακρίνονται από μια ευρεία ποικιλία σκοπών, τις απαιτούμενες θερμοκρασίες, τις ειδικές ικανότητες και αναπτύσσονται βάσει μιας ατομικής προσέγγισης.