Обогрев и теплоизоляция труб

01.11.2017

Обогрев и теплоизоляция труб водоснабжения и канализации: 5 решений разной сложности

Приветствую, камрады! Опираясь на свой личный опыт, я расскажу, как выполняется утепление и теплоизоляция труб водоснабжения на вводе в дом и вывода канализации на колодец или септик. Есть несколько методов защиты трубопроводов от перемерзания, давайте разбираться, кому какой лучше подойдет.

 Наша задача — защитить инженерные коммуникации от зимних холодов.
Наша задача — защитить инженерные коммуникации от зимних холодов.

Метод 1: прокладка ниже уровня промерзания

Существует такое понятие, как глубина промерзания. Так называют глубину относительно поверхности грунта (нулевой отметки), на которой минимальная зимняя температура опускается до нуля по шкале Цельсия. Ниже этого уровня почва имеет положительную температуру круглый год независимо от погодных условий.

Источником тепла для нагрева почвы служат ни много ни мало процессы ядерного распада и синтеза, протекающие в жидком земном ядре.
 Внутри наша планета остается жидкой и очень горячей.
Внутри наша планета остается жидкой и очень горячей.

Глубина промерзания вполне предсказуемо зависит от климатических условий в вашем регионе. Вот ее значения для некоторых областей России:

  • Краснодарский край, Крым — 60 см;
  • Псков — 100 см;
  • Санкт-Петербург — 120 см;
  • Москва — 140 см;
  • Челябинск — 160 см;
  • Уфа — 180 см;
  • Тюмень — 200 см;
  • Омск — 220 см;
  • Ханты-Мансийск — 240 см.

Фактический уровень промерзания зависит не только от климатической зоны, но и от теплопроводности почвы (читай — типа грунта).

http://ckdoma.ru/wp-content/uploads/2012/08/glubin_promerzaniya_2.jpeg (не допустимый myme-type файла)

Самый надежный способ утепления водопроводных труб и канализации — их прокладка в грунте ниже уровня промерзания. Именно так монтируются вводы водоснабжения, отопления и выводы канализации на колодец во всех многоквартирных домах страны; именно так рекомендуют монтировать их строительные правила, актуальные для частного строительства.

 Абсолютная надежность: ввод водоснабжения уложен в грунт ниже уровня промерзания.
Абсолютная надежность: ввод водоснабжения уложен в грунт ниже уровня промерзания.

К несчастью, прокладка инженерных коммуникаций на большой глубине возможна и целесообразна не всегда.

Что может помешать?

  • Большая глубина промерзания. В самых северных регионах России она достигает 5 и более метров. Ввод труб холодного водоснабжения еще можно уложить на такую глубину, а вот канализацию — куда сложнее: для ее работы нужен уклон, то есть септик или выгребную яму придется заглублять на 6-8 метров (на минуточку, это высота двух- — трехэтажного дома);
Для Оймякона (полюса холода Якутии) справочники приводят максимальную глубину промерзания крупнообломочного грунта в 5,18 м.
 Вечная мерзлота: в Якутии грунт не оттаивает за короткое лето.
Вечная мерзлота: в Якутии грунт не оттаивает за короткое лето.
  • Скальные грунты. Цена взрывных работ и найма тяжелой техники для рытья траншей в скале будет вполне сопоставима со стоимостью строительства дома;
  • Внезапно — теплый климат. В Крыму, где я живу, утепление водопровода и канализации реально требуется не больше пары недель в году. Всю остальную зиму температура воздуха держится выше нулевой отметки.
 В Крыму такой способ ввода воды и отвода стоков можно наблюдать повсеместно.
В Крыму такой способ ввода воды и отвода стоков можно наблюдать повсеместно.

Метод 2: засыпное утепление

При прокладке коммуникаций в грунте выше уровня промерзания трубы волей-неволей придется утеплять. При этом теплоизоляция для труб должна быть:

  • Стойкой к сырости (грунт есть грунт) и по возможности, не теряющей своих теплоизолирующих качеств при высокой влажности;
  • Долговечной (то есть хорошо переносящей колебания температуры, не боящейся почвенных бактерий, червей, насекомых и т.д.).

Всем этим требованиям идеально соответствует керамзит. Он обладает низкой теплопроводностью и выполняет роль дренажа, не позволяющего талым или дождевым водам залить трубы и при заморозках понизить их температуру до опасных значений. Трубы укладываются в траншею или лоток на керамзитовую подсыпку толщиной 10-20 см и накрываются подушкой из этого же утеплителя.

 Керамзит — дешевый и общедоступный насыпной удлинитель.
Керамзит — дешевый и общедоступный насыпной удлинитель.

Метод 3: скорлупа

Популярные утеплители для труб водоснабжения и канализации — пенополистирол (при низкой плотности этот материал называют пенопластом) и пенополиуретан. Они поставляются в виде разъемной скорлупы, состоящей из двух половинок.

 Пенопластовая утеплительная скорлупа для труб.
Пенопластовая утеплительная скорлупа для труб.

Скорлупу часто снабжают слоем фольги: она сокращает не только теплопотери при прямом контакте с грунтом или воздухом, но и потери за счет инфракрасного излучения.

 Фольгированная скорлупа: пенополиуретан покрыт слоем алюминиевой фольги.
Фольгированная скорлупа: пенополиуретан покрыт слоем алюминиевой фольги.

Как закрепить теплоизоляцию на трубах для воды и стоков?

  • Клеем. Вспененные утеплители прекрасно склеиваются любым универсальным синтетическим клеящим составом, силиконовым и акриловым герметиками, жидкими гвоздями и т.д.;
  • Скотчем. Его можно наложить на скорлупу перпендикулярно оси трубопровода или проклеить ее по продольным швам;
  • Полиэтиленовыми стяжками. При большом диаметре скорлупы их часто приходится соединять попарно и даже по три.
 Крепление скорлупы стяжкой.
Крепление скорлупы стяжкой.

Метод 4: термофлекс

Термофлекс — это теплоизоляция на трубы водоснабжения, канализации и отопления, выполненная из вспененного полиэтилена с добавкой полиуфенила. Особенность материала в том, что 98% пор в нем закрытые. Это исключает рост теплопроводности теплоизоляционного материала при увлажнении: закрытые поры не впитывают воду.

Термофлекс поставляется в виде разрезных трубок под разные диаметры труб (от 6 мм до 159 мм) и листов толщиной от 5 до 38 мм. Достоинство первого варианта исполнения — предельная простота монтажа: разрезная трубка надевается на трубу и стягивается скотчем или стяжками. Зато листовым термофлексом можно утеплить сразу несколько параллельно уложенных труб или поверхность крышки септика.

 Листовой и поставляющийся в трубках утеплитель Термофлекс.
Листовой и поставляющийся в трубках утеплитель Термофлекс.

Метод 5: кабельный обогрев

У всех методов утепления проложенных выше уровня промерзания почвы труб есть общий недостаток. Теплоизоляция не греет их, она лишь оттягивает неизбежное замерзание воды или стоков. Утепление труб водоснабжения позволит им пережить ночь без водоразбора, а вот за несколько дней ввод холодной воды замерзнет, что с теплоизоляцией, что без нее.

Греющий кабель полностью решает эту проблему. Он будет поддерживать положительную температуру трубопровода до тех пор, пока на кабель подается питание.

 Кабельный обогрев надежно защищает трубы с водой от заморозки.
Кабельный обогрев надежно защищает трубы с водой от заморозки.

Теория

В продаже можно встретить три основных разновидности греющего кабеля:

  • Резистивный: изолированный проводник фиксированной длины с высоким электрическим сопротивлением. Резать по длине резистивный кабель нельзя, при этом уменьшится его полное сопротивление и увеличится текущий через проводник ток, что гарантирует перегрев и повреждение изоляции.

Одножильный кабель подключается в виде замкнутого электрического контура, обоими концами; двужильный кабель, снабженный концевой муфтой, может подключаться к питанию одним концом.

 Двужильный резистивный кабельный нагреватель.
Двужильный резистивный кабельный нагреватель.
  • Зональный (секционный): разновидность резистивного кабеля с двумя токоведущими жилами, обладающими низким сопротивлением, и соединяющими их нагревательными спиралями.

Его можно резать отрезками фиксированной длины. При нарезке уменьшается полная потребляемая кабелем мощность, а вот ток в каждом отдельном нагревательном элементе не меняется.

И резистивный, и зональный кабели постоянно работают на номинальной мощности и боятся перехлестов, при которых изоляция может расплавиться вследствие перегрева и вызвать короткое замыкание.
 Зональный кабель: маленький шаг от простоты к удобству.
Зональный кабель: маленький шаг от простоты к удобству.
  • Саморегулирующийся: между двумя токоведущими жилами заключена матрица из полимера с высоким температурным расширением. Расплав полимера на стадии изготовления матрицы насыщен мелкими частицами проводящего материала (обычно — графитовой пыли).
 Структура саморегулирующегося кабельного нагревателя.
Структура саморегулирующегося кабельного нагревателя.

Как работает такое изделие?

  • При нагреве матрица расширяется, частицы проводника удаляются друг от друга, и количество проводящих ток цепей уменьшается. В результате падает электрическая мощность и температура кабеля;
  • При охлаждении полимерная матрица уменьшается в размерах, и через сблизившиеся проводящие частицы начинает течь больший ток. Кабель нагревается.
  Слева направо: холодная область кабеля с максимальным  энергопотреблением; область средней температуры с умеренным потреблением  электроэнергии; теплый кабель, не потребляющий ток.
Слева направо: холодная область кабеля с максимальным энергопотреблением; область средней температуры с умеренным потреблением электроэнергии; теплый кабель, не потребляющий ток.

Что дает такое устройство?

  • Возможность отрезать кабель любой длины. Номинальная мощность будет меняться пропорционально длине токоведущих жил;
  • Экономию электроэнергии. Нагревательный элемент будет выходить на номинальную мощность лишь тогда, когда трубопровод нуждается в обогреве — при снижении температуры;
Каждый участок саморегулирующегося кабеля независим от соседних. Если часть кабеля проложена по улице, а часть — по отапливаемому подвалу, эти участки будут потреблять разную мощность на погонный метр.
  • Безопасность перехлестов. На участке с повышенным тепловыделением нагревшаяся матрица просто-напросто снизит потребляемую мощность.
 Любой продавец хвалит свой товар. В нашем случае он вполне достоин похвалы.
Любой продавец хвалит свой товар. В нашем случае он вполне достоин похвалы.

Практика

Я расскажу о том, как выбрать и установить систему кабельного обогрева на основе саморегулирующегося кабеля. Причины того, что я выбрал именно этот нагреватель, две:

  • Он представляет собой технически более совершенное решение по сравнению с резистивными и зональными системами обогрева;
  • Именно саморегулирующийся кабель я использовал для обогрева труб в своем частном доме. Это дает мне возможность не только описать его монтаж, но и поделиться из первых рук опытом эксплуатации.

Итак, приступим.

Мощность: для ввода водоснабжения диаметром до 25 мм достаточно удельной мощности в 10 Вт/м. Канализационная труба диаметром 50 мм требует мощности кабеля в 16 Вт/м, 110 мм — 30 Вт/м.

 Потери тепла трубопроводом в зависимости от качества теплоизоляции и разницы температур с окружающим воздухом.
Потери тепла трубопроводом в зависимости от качества теплоизоляции и разницы температур с окружающим воздухом.

Производитель: никакой практической разницы между дорогой продукцией из США и Южной Кореи с одной стороны и дешевыми кабелями отечественного и китайского производства с другой я не заметил.

 Отечественный греющий кабель ничем не уступает дорогому импортному.
Отечественный греющий кабель ничем не уступает дорогому импортному.

Экранирующая оплетка: она полезна только для защиты матрицы и токоведущих жил от механических повреждений. Никаких наводок, нарушений работы бытовой электроники или приема сигнала сотовой связи вблизи неэкранированного кабеля не отмечено.

Изготовление секции: сводится к монтажу концевой муфты и соединению греющего кабеля с холодным концом (проводом питания с вилкой). Поскольку все соединения должны быть герметичными, изоляция выполняется тремя термоусадочными трубками разного диаметра. Услуга по сборке секции вместе с комплектом для сборки стоит около 600 рублей.

Собрав секцию своими руками , вы сэкономите 200-300 рублей. Стоит ли заниматься этим самостоятельно — решать вам. Я заказывал сборку секций продавцам кабеля.
 Порядок сборки готовой греющей секции.
Порядок сборки готовой греющей секции.

Утепление: утеплить трубы после монтажа греющего кабеля желательно, но не обязательно. Если кабель соприкасается с трубой по всей ее длине, температура внутри трубопровода не упадет ниже нуля.

 Монтаж кабельного обогрева под теплоизоляцию: возможно, но не обязательно.
Монтаж кабельного обогрева под теплоизоляцию: возможно, но не обязательно.

Установка внутрь трубы: на водопроводе можно без ограничений, на канализации — с ограничениями. На этом пункте стоит остановиться чуть подробнее.

  • На воде кабель заводится внутрь трубы через предназначенный именно для этой цели фитинг — тройник с резиновым или силиконовым уплотнителем и гайкой. Кабель продевается через гайку с уплотнителем, затем она затягивается на резьбе фитинга и уплотняет ввод;
 Готовая секция с сальником для ввода в трубопровод диаметром 1/2 дюйма.
Готовая секция с сальником для ввода в трубопровод диаметром 1/2 дюйма.
  • На канализации и концевая муфта, и соединение с холодным концом должны находиться за пределами трубы. Агрессивные стоки разрушают термоусадку в течение года, а вот штатная изоляция кабеля им не по зубам. Если такая схема монтажа неприемлема, инструкция очевидна: крепите кабель снаружи трубопровода.
  На фото — установленный открыто отстойник септика в моем дворе. В  заморозки его подогревают изнутри несколько витков саморегулирующегося  кабеля. Концевая муфта и соединение с проводом питания находятся за  пределами бака.
На фото — установленный открыто отстойник септика в моем дворе. В заморозки его подогревают изнутри несколько витков саморегулирующегося кабеля. Концевая муфта и соединение с проводом питания находятся за пределами бака.

Наружное крепление: производитель рекомендует крепить кабель к трубам алюминиевым скотчем, уменьшающим потери на излучение за счет отражения ИК-лучей.

Кабель обладает изрядной упругостью, а тонкий скотч рвется при малейшем натяжении. Я решал эту проблему одним из двух способов.

ИзображениеКрепление кабеля к трубе
Полиэтиленовые стяжки прижимают нагреватель к поверхности канализационной трубы на поворотах и раструбных соединениях.
Обычный скотч намотан под алюминиевый и удерживает кабель на гладких участках трубы.
ИзображениеКрепление кабеля к трубе Полиэтиленовые стяжки прижимают нагреватель к поверхности канализационной трубы на поворотах и раструбных соединениях. Обычный скотч намотан под алюминиевый и удерживает кабель на гладких участках трубы.
Кабельный обогрев позволит открыто проложенной по фасаду дома канализации и установленному под крыльцом септику без теплоизоляции благополучно пережить три последних зимы. Минимальная температура, которой была испытана система обогрева — 15 градусов.

Заключение

Как видите, существует достаточно много эффективных способов утепления и обогрева трубопроводов, допускающих их монтаж на открытом воздухе или в грунте на небольшой глубине. Узнать о них больше вам поможет видео в этой статье. Жду ваших комментариев. Успехов, камрады!

Читать далее...