Греющий кабель для канализационных труб: монтаж внутри саморегулирующего провода обогрева

Для защиты стоков от перемерзания существует греющий кабель для канализационных труб. Обогрев канализации необходим в ситуациях, когда приходится располагать трубы в неотапливаемых помещениях, подвалах, цокольных уровнях зданий.

Иногда нет возможности уложить систему на нужной глубине, что делает трубопровод подверженным опасности замерзания стоков и образования ледяной пробки. В таких случаях необходимо делать утепление труб. Наилучшим вариантом является греющий кабель для канализационных труб, позволяющий решить проблему эффективно и надежно. Рассмотрим этот вопрос внимательнее.

Достоинства и недостатки систем внутреннего и наружного обогрева

Положительным качеством внутреннего обогрева можно считать то, что его легко монтировать в уже существующие трубопроводы без вскрытия грунта и использования теплоизоляции. Разогрев непосредственно проходящей сливной жидкости не требует большого потребления электроэнергии.

К негативным моментам можно отнести:

• Уменьшение внутреннего сечения трубы.
• Вероятность образования заторов.
• Трудоемкий процесс монтажа на протяженных участках, имеющих переходы и изгибы.
• Необходимость установки вводного тройника.

Учтите! Шнур хорошо защищен от механических повреждений, но подвержен агрессивному химическому воздействию стоками.

Наружный обогревающий кабель для канализации крепится непосредственно к наружной стенке трубы при помощи пластиковых хомутов или липкой ленты, что значительно облегчает монтажные работы.

К недостаткам наружной обогревающей системы можно отнести:

• Более высокий расход электричества.
• Необходимость вскрытия траншеи при установке на существующий трубопровод.
• Дополнительные расходы на обустройство тепловой изоляции.

Виды проводов

Существует несколько видов кабеля, применяемых для подогрева трубопровода, которые имеют различные технические характеристики и способы монтажа, что позволяет использовать тот или иной тип в зависимости от технического задания.

Принцип работы греющего шнура достаточно прост: электрический ток нагревает трубу до плюсовой температуры, не позволяя замерзнуть проходящей жидкости. Кабель, применяемый для обогрева, может быть:

• Экранированный, имеющий металлическую оплетку, использующуюся в качестве дополнительной защиты от механических повреждений.
• Неэкранированный, с двойной изоляцией.
• Зональный. Точечный нагрев определенных участков.
• Саморегулирующийся. Пара медных токопроводящих жил и между ними рабочая матрица.
• Резистивный, одно- или двухжильный.

Монтаж провода обогрева может производиться как снаружи, так и внутри системы, последний вариант экономичен в отношении электроэнергии, но более дорогостоящий при исполнении монтажных работ.

Наиболее эффективно использование наружного обогрева в сочетании с применением теплоизоляционных материалов, которые позволяют уменьшить тепловые потери. Эффективно обогреваются канализационные системы, изготовленные из металла и пластика практически любого диаметра.

Монтаж наружного нагревательного шнура, рекомендации

При установке провода применяются два способа: прямолинейное расположение вдоль трубы или обматывание по касательной.

В качестве крепления применяется липкая лента или синтетический кабельный бандаж. Расстояние между точками крепления не должно превышать более 200 миллиметров.

Нередко для повышения эффективности теплоотдачи трубу изначально оборачивают алюминиевой фольгой (это позволяет значительно увеличить площадь обогрева), к которой непосредственно закрепляется греющий кабель. Такой способ рекомендуется при монтаже на пластиковых изделиях, у которых по сравнению с металлическими низкая теплопроводность.

При прокладке нагревающего элемента следует избегать создания перегибов и производить повороты под острым углом во избежание случайного повреждения электропроводящих жил и нарушения изоляционного слоя. Заключительным этапом будет установка теплоизоляционного материала.

Экранирование

В прайс-листах производителей кабеля в списке опций указывается «экранированный» или «неэкранированный». Что это означает?

Медная витая оплетка решает сразу три проблемы:

1. Заземление. При механическом повреждении оболочки ток будет течь между фазовой токоведущей жилой и оплеткой. Ситуация, в которой под напряжением окажется канализационная, водопроводная труба или водосток, полностью исключается;

Оплетка, разумеется, должна быть заземлена на корпус электрического щитка, врытый в землю металлический лист или сваренный из прутка контур.

Оплетка подключается к заземлению.

1. Вероятность самих механических повреждений тоже заметно уменьшится: оплетку не так-то легко пробить случайным ударом;
2. Наконец, заземленное экранирование защитит от наводок расположенную рядом электронику. При определенной конфигурации укладки кабель будет представлять собой катушку индуктивности, наводящую токи во всех расположенных рядом контурах.

Правила монтажа кабеля на трубы

Укладка греющего кабеля – процесс относительно несложный. Его просто закрепляют на поверхности трубы, обычно вдоль, одной полосой. Отдельные проекты предусматривают спиральный монтаж. В этом случае следует точно выдержать расчетный шаг между витками спирали, чтобы труба прогревалась равномерно.

После того, как греющий кабель закреплен на канализационной трубе, рекомендуется дополнительно уложить слой теплоизоляции, чтобы улучшить качество обогрева

Пересечение отдельных участков греющего кабеля недопустимо. Кабель в зависимости от типа закрепляют с помощью термостойкой клейкой ленты или монтажных стяжек. Шаг между местами крепления должен составлять не менее 200 мм. Для закрепления кабеля в минеральной оболочке используют металлический крепеж: стяжные ленты или специальный бандаж.

Но чаще всего все же использую термостойкий скотч. Крепеж должен переносить не только высокие температуры, но и быть устойчивым к влиянию природных факторов и химических веществ. Иногда в качестве крепления используют алюминиевую ленту. Но в местах крепления тепловая мощность кабеля повысится.

Не всегда это полезно, может привести к перегреву коммуникаций. Не рекомендуется использовать металлический крепеж при монтаже греющего кабеля, заключенного в полимерную изоляционную оболочку. Но в отдельных случаях алюминиевый скотч может даже улучшить ситуацию.

Греющий кабель на пластиковой канализационной трубе можно закрепить алюминиевым скотчем, чтобы повысить эффективность прогрева и сделать его более равномерным

При укладке на полимерную трубу металлизированный скотч ставят и под кабелем, и над ним. Это немного повышает тепловую мощность, а также способствует равномерному обогреву трубопровода. Внутри канализации греющий кабель используют крайне редко.

Обычно так обогревают небольшие участки системы, расположенные не в грунте, например, канализационные насосы, стимулирующие движение стоков, если естественное перемещение затруднено или невозможно.

Для монтажа внутреннего кабеля может понадобиться зажимная и уплотнительная втулка, соединительная муфта, набор шайб, а также другие элементы (+)

Чтобы установить внутренний кабель в трубу, укладка которой завершена, понадобится сначала врезать в систему тройник. Так будет сделано отверстие для введения кабеля внутрь трубопровода.

Самостоятельное подключение к электросети

Достаточно часто неисправность возникает именно на соединительном стыке, что влечет обесточивание кабеля для канализации. Правильный монтаж производится в следующем порядке:

• На конец обогревающего шнура надевается термоусаживаемая трубка большого размера.
• Зачищается наружный изоляционный слой от торца на расстоянии 50 мм, оплетка обрезается на 10 мм от края изоляции.
• Производится разделение нагревательных жил и очистка от внутренней изоляции порядка 6 мм.
• Далее на шнур, а также на каждую жилу трубки малого диаметра и трубка среднего диаметра,.
• Необходимо поместить скрученную оплетку в металлическую трубку, обжать для плотного соединения с оплеткой.
• Конец подающего энергию провода очищается от наружной изоляции на 80 мм.
• Производится разделение жил: заземляющий провод остается как есть, а фазный и нулевой провода обрезаются на длину 35 мм.
• Концы проводов освобождаются от вторичной изоляции на 6 мм.
• Зачищенные концы подающего и греющего кабелей последовательно вводятся в термоусаживаемые муфты и соединяются посредством нагрева строительным феном или открытым огнем.
• Дополнительно каждый стык необходимо обмотать изоляционной лентой.
• Заземляющий провод вставляется в металлическую втулку, обжатую на оплетке, и также зажимается.
• На полученный стык сдвигается термоусаживаемая трубка среднего размера, а после термитной обработки – большого размера, с последующим нагревом.

Подобное соединение полностью исключает попадание влаги в соединительный стык, поэтому не произойдет короткого замыкания проводки.

Пример устройства обогреваемой канализации

Рассмотрим пример сооружения системы водоотведения для частного домохозяйства. Согласно проекту к общей канализационной магистрали подключается несколько веток. Все они прокладываются выше горизонта сезонного промерзания грунтов, потому снабжаются греющим кабелем.

Для того чтобы работа греющей электросистемы была эффективной и направленной непосредственно на поддержание плюсовой температуры канализационной трубы, коммуникации прокладываются в утепленной траншее:

Убедившись в герметичности собранного канализационного трубопровода или устранив протекание, если оно имело место быть, приступают к прокладке греющего кабеля.

Греющий кабель в примере прокладывается близко к днищу лотка, но не соприкасаясь с ним. Крепится к трубе в виде большой петли, начинающейся от находящегося в доме стояка и возвращающегося обратно

Определившись с оптимальным положением греющего кабеля, приступают к его креплению:

Для того чтобы система для согрева коммуникаций смогла функционировать в автоматическом режиме, к ней подключают датчик температуры:

Жила

Это металлическая проволока, сердечник любого электрического проводника. Жила бывает цельной монолитной либо в виде множества скрученных в жгут тонких проволочек. В первом случае она называется однопроволочной, во втором — многопроволочной, или гибкой. Форма сечения жилы может быть плоской или секторной, особенно это касается кабелей и проводов большого диаметра. Не следует путать многопроволочную жилу и многожильный кабель, это совершенно разные вещи.

Многожильный кабель с однопроволочными жилами

Жилы различаются по виду проводника. В домашних условиях используются изготовленные из алюминия, меди или алюмомеди, хотя в последнее время происходит замена алюминия на медь. В быту также можно встретить нихромовые проводники с повышенным сопротивлением сплава. Жилы нагреваются при эксплуатации подобно спирали в лампочке, но не так сильно. Они используются при изготовлении теплых полов.

Многопроволочная медная жила

Одной из главных характеристик жилы является площадь сечения. Производители проводов всегда ее указывают, но иногда появляется необходимость проверить площадь сечения самостоятельно. Сделать это можно при помощи обычной рулетки или штангенциркуля. Замерив диаметр жилы, можно легко вычислить ее площадь по формуле: S = πr2, где S — это площадь сечения (круга); число π = 3,141…; r — радиус. Сечение проволоки измеряется в квадратных миллиметрах.

Кабель с алюминиевыми жилами

С многопроволочной жилой дело обстоит сложнее, но можно вполне точно определить площадь ее сечения. Для этого необходимо намотать примерно 15 витков очищенной от изоляции жилы на толстый гвоздь или отвертку, плотно сжать их и замерить длину спирали обычной линейкой. Диаметр жилы будет равен этой длине, разделенной на количество витков. Другой способ — замерить отдельную проволочку, а затем умножить полученное число на их количество. Сечение жилы в ее диаметре измеряется по формуле: S = 0,785d2, где d — диаметр жилы.

Выбор греющего кабеля для канализации

Под теплоизоляцию для наружного обогрева бытового трубопровода мы рекомендуем применяют саморегулирующийся греющий кабель без оплетки (экрана), мощностью 10/26/24/30 Вт/м. Кабель продается в готовых комплектах (с уже смонтированным питающим проводом и евро-вилкой для подключения к сети), либо на отрез – в бухтах.

Мощность греющего кабеля для обогрева канализации

Необходимая мощность для поддержания положительной температуры жидкости в трубе рассчитывается по таблице. В ней дан диаметр трубопровода (мм), толщина теплоизоляции (мм) и ΔТ, °С — разница между требуемой температурой (для трубопровода это +5°С) и минимальной температурой окружающей среды:

Типовые расчеты теплопотерь с поверхности трубопровода

Рассчетные теплопотери, Qv, Вт/м (при коэффициенте теплопроводности теплоизоляции 0,05 Вт/м (м’ ° С)

По представленной таблице производятся расчеты мощности греющего кабеля как внутрь так и снаружи трубопровода.

Например:Канализационная труба ø159мм, утепленный теплоизоляционным материалом 50мм, при минимальной Т окружающей среды -15°С и необходимой температуре +5°С получаем разницу 20°С, по таблице данное значение мощности (с запасом) составит 16 Вт/м.

Подогрев внутри системы

Греющий кабель внутри канализационной трубы применяют довольно давно. По своему строению это электрокабель, где сопротивлением регулируют режим температуры внутри сети. В нем используют известное свойство металлопроводников, это нагревание при пропуске через себя электричества. При этом, с повышением сопротивления поднимается уровень нагрева.

Из сказанного становится понятно, что греющий кабель для канализационных труб должен оснащаться хорошей гидроизоляцией, ведь он постоянно находятся в воде.

Кабель, который прокладывают внутри, устроен так:

1. проводник из металла для подогревания;
2. жилы, заключенные внутри теплостойкой изоляции;
3. еще один слой изоляции из фторопласта;
4. медный экран;
5. внешний слой изоляции.

Помимо этого, приспособление для протяжки внутри сливной конструкции, содержит температурный регулятор. Он предотвращает перегрев на механизме и позволяет сэкономить электроэнергию.

Саморегулирующийся греющий кабель для обогрева канализационных труб

Отличительная способность саморегулирующегося кабеля – возможность разрезать его на секции любой длины, таким образом, секции можно изготавливать (муфтировать) прямо на месте монтажа.

Саморегулирующийся кабель SAMREG 16-2

• Мощность: 16 Вт
• Назначение: трубопровод
• Экран: без экрана
• Тип: саморегулирующийся
• Вид: низкотемпературный
• Применение: без взрывозащиты

Цена src=»https://ProUteplenie.com/images/uploads/images/products/srl_kabel_122739-image_product_card.jpg» class=»aligncenter» width=»401″ height=»300″[/img]

Саморегулирующийся кабель SRL 16-2

• Мощность: 16 Вт
• Назначение: трубопровод
• Тип: саморегулирующийся
• Вид: низкотемпературный
• Применение: без взрывозащиты
• Maкс. температура (рабочая): 65 °C

Оптовый прайс

Саморегулирующийся кабель SAMREG 24-2

• Мощность: 24 Вт
• Назначение: трубопровод
• Экран: без экрана
• Тип: саморегулирующийся
• Вид: низкотемпературный
• Применение: без взрывозащиты

Цена src=»https://ProUteplenie.com/images/uploads/images/products/srl_kabel_122739-image_product_card.jpg» class=»aligncenter» width=»401″ height=»300″[/img]

Саморегулирующийся кабель SRL 24-2

• Мощность: 24 Вт
• Назначение: трубопровод
• Тип: саморегулирующийся
• Вид: низкотемпературный
• Применение: без взрывозащиты
• Maкс. температура (рабочая): 65 °C

Оптовый прайс

Саморегулирующийся кабель SAMREG 30-2

• Мощность: 30 Вт
• Назначение: трубопровод
• Экран: без экрана
• Тип: саморегулирующийся
• Вид: низкотемпературный
• Применение: без взрывозащиты

Цена src=»https://ProUteplenie.com/images/uploads/images/products/srl_kabel_122739-image_product_card.jpg» class=»aligncenter» width=»401″ height=»300″[/img]

Саморегулирующийся кабель SRL 30-2

• Мощность: 30 Вт
• Назначение: трубопровод
• Тип: саморегулирующийся
• Вид: низкотемпературный
• Применение: без взрывозащиты
• Maкс. температура (рабочая): 65 °C

Оптовый прайс

Также система обогрева бытового трубопровода на основе самогреющей ленты не требует сложного управления. Секции длиной до 20 м можно подключать напрямую к сети без использования контроллеров и дифавтоматов. Саморегулирующийся кабель не подвержен перегреву даже при монтаже внахлест.

Максимальная длина одной секции греющего кабеля зависит от его линейной мощности, а также пусковых токов.

ПодробнееМаксимальная длина греющего кабеля в секцииПодробнееСрок службы греющего кабеля. Защита от UF-лучейПодробнееГреющий кабель в трубу. Обогрев внутри трубопровода

Какой кабель выбрать?

Критериями для выбора того или иного вида нагревателя являются:

• величина и конфигурация проблемного участка трубопровода;
• глубина или условия прокладки линии;
• температурные условия эксплуатации в зимнее время;
• стоимость кабеля;
• возможность ремонта или замены.

Как правило, элемент для обогрева канализационных труб подбирают по совокупности этих условий и требований. Назвать однозначно наиболее удачный вариант, не зная специфики и конфигурации системы, очень сложно. Однако, по утверждениям специалистов, резистивные виды используются все реже, а самогреющий кабель применяется значительно чаще, хоть и обходится пользователям заметно дороже.

Резистивный греющий кабель для обогрева канализации

Для бытового применения также удобны готовые комплекты резистивного греющего кабеля (или кабеля постоянной мощности). Главное преимущество – цена, которая гораздо ниже, чем у саморегулирующегося кабеля.

Отличие резистивного кабеля в отсутствии способности к саморегуляции температуры. Эту функцию выполняет терморегулятор, размещенный в концевой муфте секции. Для надежности рекомендуется использовать двухжильный резистивный кабель – одна из двух жил греющая, другая питающая. Преимущество двухжильного резистивного кабеля в отсутствии необходимости возвращать кабель.

Сборка

Трудно ли своими руками собрать секцию греющего кабеля?

Готовая секция. Осталось только включить ее в розетку.

Инструкция предельно проста и не требует специальных навыков. Из инструментов и дополнительных материалов нам понадобятся:

• Термоусадочная трубка трех типоразмеров;
• Гильзы и клещи для обжимки токоведущих жил (две для кабеля без экранирования и три — для экранированного);
• Силиконовый герметик;
• Острый нож и бокорезы для зачистки изоляции;
• Пассатижи;
• Фен или обычная зажигалка для разогрева термоусадки;
• Холодный конец — шнур с вилкой. Разведенное на вилке заземление и третья жила необходимы лишь для подключения экранирования. Если его нет, можно обойтись двужильным проводом.

Порядок действий таков:

Алгоритм сборки секции.

1. Снимаем оболочку с греющего кабеля и шнура;
2. Зачищаем жилы с обеих сторон. При этом экранирующая оплетка и земля должны быть зачищены и скручены на расстоянии в 2 — 3 см от токоведущих жил;
3. Надеваем отрезки термоусадки на отдельные жилы, на кабель без экрана/земли и на внешнюю оболочку;
4. Попарно соединяем токоведущие провода гильзами;
5. Наносим на каждую из них немного герметика, осаживаем термоусадочную трубку и греем ее до полного обжима жил;
6. Повторяем операцию с обеими токоведущими жилами, собранными вместе;
7. Соединяем гильзой экран и землю, предварительно надев на жилу термоусадку;
8. Изолируем заземление отдельно, затем обжимаем термоусадкой оболочку кабеля и холодного конца;
9. Зачищаем оболочку на конце кабеля и обрезаем все жилы с разбросом по длине в 1 — 2 см. Их разводят для того, чтобы увеличить сопротивление при попадании в концевую муфту воды;
10. Поочередно осаживаем трубку с герметиком на отдельных жилах, на токопроводящей матрице и на оболочке кабеля;
11. Свободный конец каждой термоусадки сплющиваем обычными пассатижами.

Концевая муфта кабеля с выдавившимся герметиком хорошо видна на фото.

Сделать самому или купить

При наличии специального образования и опыта работы с электричеством можно изготовить греющий кабель самостоятельно. Для этого используются маломощные спирали и провода. Изоляция металла проводится с помощью термоусадочной трубки. Готовое изделие может быть не хуже аналогов промышленного изготовления.

Однако, затраченное время и средства на закупку материалов могут не принести ощутимой выгоды и экономии.

Советы по выбору

Профессионалы рекомендуют выбирать изделия с такой мощностью, которая обеспечит качественный прогрев магистрали при критическом понижении температуры. Если есть возможность осуществлять непрерывный контроль за состоянием кабеля, то целесообразно остановиться на резистивном варианте.

Когда система работает в автономном режиме, то лучше установить саморегулирующее устройство изнутри магистрали.

Изготовление и установка кабеля своими руками

Лучшим вариантом для изготовления самодельных греющих систем является использование кабеля связи марки П-274 или его аналогов. Эти изделия состоят из медных проводов и прочной изоляции, устойчивой к влаге и механической нагрузке. На провод подается постоянный ток напряжением 6-27 вольт. Изменение параметров проводится с помощью ручного или автоматического регулятора, настроенного на перепады температуры.

Чертеж и схемы

Чертеж составляется в масштабе на компьютере или листе бумаги.

На нем схематично необходимо отобразить такие детали конструкции:

• начало трубопровода;
• выход магистрали в колодец;
• линия прохождения сточной системы;
• углы, тройники и краны;
• диаметр труб;
• глубина траншеи.

На основании созданных схем производится расчет необходимых материалов и оборудования.

Расчет размеров

Правильно рассчитать параметры обогрева для канализации поможет таблица:

Расчет и выбор шнура

Очень важно правильно рассчитать мощность обогревающего шнура, особенно для пластиковых изделий, в противном случае перегрев приведет к деформации, нарушению герметичности и повреждению сети. При расчете следует учитывать такие факторы, как:

1. Диаметр канализационной системы.
2. Материал, из которого изготовлен трубопровод.
3. Глубина укладки сети.
4. Технические характеристики изоляционного материала.

Учитывая совокупность сведений, производится расчет тепловой потери одного погонного метра сети по формуле:

• Qtp – тепловые потери трубопровода(Вт).
• Λ – коэффициент тепловой изоляции.
• Ltp – длина трубы.
• Tbh – температура жидкости в сети.
• Thap – минимальная температура окружающей среды.
• D – наружный диаметр трубы вместе с теплоизоляцией (м).
• 1.3 – повышающий коэффициент запаса теплопроводности.

Цели применения

Использование греющего кабеля для обогрева трубопроводных систем может быть оправдано в следующих ситуациях:

• Большая глубина промерзания почвы. Если земля промерзает более чем на 4-6 метров, монтаж трубопровода ниже этого уровня может оказаться весьма трудозатратным мероприятием.
• Сложные типы грунтов. Скальные породы на участке, где предполагается прокладка канализации.

Разумеется, обо всех этих явлениях стоит говорить лишь применительно к регионам, в которых отмечается периодическое или постоянное наличие отрицательных температур воздуха, способных спровоцировать повреждение канализации.

Стоит отметить, что использование внутреннего греющего кабеля для систем канализации не лишено некоторых недостатков.

Так, из-за наличия дополнительного элемента, уменьшается пропускная способность трубопровода. Также, возрастает риск образования засоров и ухудшаются показатели герметичности, поскольку приходится дополнительно монтировать тройник. Для протяжённых канализационных систем такой вариант может оказаться неоправданно дорогим.

А вот для частных подворий, где эксплуатируются канализационные системы достаточно большого сечения и малой протяжённости, внутренний кабель подойдёт как нельзя лучше.

Для систем канализации на основе поливинилхлоридных, бетонных или асбестоцементных труб, внутренний обогрев трубопровода может и вовсе оказаться единственно доступным. Эти материалы обладают очень малой теплопроводностью, поэтому эффективно прогреть их снаружи очень сложно.

Почему канализация промерзает?

Проблема промерзания канализационной трубы обнаруживается не сразу. В отличие от водопроводных коммуникаций, здесь поток жидкости не имеет постоянного характера и не заполняет полностью сечение трубы.

Кроме того, попадающие в канализационную систему нечистоты обычно имеют более высокую температуру, чем, например, вода из скважины. Поэтому замерзание стоков происходит постепенно.

Сначала может замерзнуть только какая-то небольшая часть содержимого канализации, затем появляется еще один слой примерзших нечистот и т.п. Постепенно весь просвет трубы заполняется плотной замерзшей массой, после чего проблема становится очевидной. Усугубить проблему может неисправная сантехника, например, протекающий кран или бачок.

Небольшие порции воды попадают в канализацию, быстро остывают и замерзают. Даже правильная укладка канализационных труб и наличие слоя утеплителя не всегда предотвращают замерзание стоков. Размораживать замерзшую канализацию хлопотно, кроме того, это явление может привести к повреждению труб, часть которых придется заменять.

Промерзание канализационной трубы может происходить постепенно, слой за слоем, а немного подтекающая сантехника только увеличивает опасность этого неприятного явления

Поэтому и рекомендуется укладывать канализацию ниже уровня промерзания грунта с обязательным утеплением коммуникаций. Если в южных районах и средней полосе выкопать достаточно глубокую траншею обычно не проблема, то на севере все немного сложнее. В этой ситуации использование специального греющего или горячего кабеля более чем уместно.

При использовании системы этого типа заметно сокращаются объемы земляных работ, поскольку глубину траншеи можно уменьшить до приемлемого уровня, не заботясь о промерзании грунта.

Укладывать или нет

Чтобы понять, есть ли необходимость в использовании греющего провода, следует исходить из нескольких параметров:

• глубина размещения труб водопровода и канализации. В ситуациях, когда трубы размещаются выше уровня промерзания грунта, выполнять монтаж кабеля очень желательно, причем по всей длине. Следует иметь в виду, что для различных территорий нашей страны глубина промерзания почвы может иметь различные значения. Так в Калининграде этот уровень соответствует 70 см, а для Челябинска – 190.
• регион проживания. Эта характеристика также может повлиять на решение о том, нужен ли греющий провод. В регионах с более морозным климатом чаще происходят аварийные ситуации, отсюда можно сделать вывод, что системы водоснабжения следует защитить при помощи подобного приспособления. Если же трубы размещаются на значительную глубину, то можно ограничиться лишь утеплением определенных участков трубы. Больше остальных в системе водоснабжения и канализации подвержены те фрагменты, которые располагаются ближе всего к поверхности земли. Обычно это участки, проложенные рядом с домом.

Оптоволоконные кабели связи. Как это делается

В нескольких своих постах, опубликованных более года назад, я поднял такую интересную для многих и чем-то захватывающую тему, как магистральные оптоволоконные кабели связи, в частности, тему «подводной» оптики. Информация в данных публикациях была неполной, торопливой и разрозненной, так как статьи писались «на коленке» во время обеденного перерыва. Сейчас я бы хотел поделиться структурированным и, насколько это возможно, полным материалом по теме оптики, с максимумом вкусных подробностей и гик-порно, от которых на душе любого технаря станет тепло. Внутри схемы, гифки, таблицы и много интересного текста.

Вы готовы?

Условная классификация

В отличие от всем нам знакомой витой пары, которая вне зависимости от места применения имеет примерно одну и ту же конструкцию, оптоволоконные кабели связи могут иметь значительные отличия исходя из сферы применения и места укладки.
Можно выделить следующие основные виды оптоволоконных кабелей для передачи данных исходя из области применения:

• Для прокладки внутри зданий;
• для кабельной канализации небронированный;
• для кабельной канализации бронированный;
• для укладки в грунт;
• подвесной самонесущий;
• с тросом;
• подводный.

Наиболее простой конструкцией обладают кабели для прокладки внутри зданий и канализационный небронированный, а самыми сложными — для прокладки в землю и подводные.

Кабель для прокладки внутри зданий

Оптические кабели для прокладки внутри зданий разделяют на распределительные, из которых формируется сеть в целом, и абонентские, которые используются непосредственно для прокладки по помещению к конечному потребителю. Как и витую пару, прокладывают оптику в кабельных лотках, кабель-каналах, а некоторые марки могут быть протянуты и по внешним фасадам зданий. Обычно такой кабель заводят до межэтажной распределительной коробки или непосредственно до места подключения абонента.

Конструкция оптоволоконных кабелей для прокладки в зданиях включает в себя оптическое волокно, защитное покрытие и центральный силовой элемент, например, пучок арамидных нитей. К оптике, прокладываемой в помещениях, есть особые требования по противопожарной безопасности, такие как нераспространение горения и низкое дымовыделение, поэтому в качестве оболочки для них используется не полиэтилен, а полиуретан. Другие требования — это низкая масса кабеля, гибкость и небольшой размер. По этой причине многие модели имеют облегченную конструкцию, иногда с дополнительной защитой от влаги. Так как протяженность оптики внутри зданий обычно невелика, то и затухание сигнала незначительно и влияние на передачу данных оно не оказывает. Число оптических волокон в таких кабелях не превышает двенадцати.

Также существует и своеобразная помесь «бульдога с носорогом» — оптоволоконный кабель, который содержит в себе, дополнительно, еще и витую пару.

Небронированный канализационный кабель

Небронированная оптика используется для укладки в канализации, при условии, что на нее не будет внешних механических воздействий. Также подобный кабель прокладывается в тоннелях, коллекторах и зданиях. Но даже в случаях отсутствия внешнего воздействия на кабель в канализации, его могут укладывать в защитные полиэтиленовые трубы, а монтаж производится либо вручную, либо при помощи специальной лебедки. Характерной особенностью данного типа оптоволоконного кабеля можно назвать наличие гидрофобного наполнителя (компаунда), который гарантирует возможность эксплуатации в условиях канализации и дает некоторую защиту от влаги.

Бронированный канализационный кабель

Бронированные оптоволоконные кабели используются при наличии больших внешних нагрузок, в особенности, на растяжение. Бронирование может быть различным, ленточным или проволочным, последнее подразделяется на одно- и двухповивное. Кабели с ленточным бронированием используются в менее агрессивных условиях, например, при прокладке в кабельной канализации, трубах, тоннелях, на мостах. Ленточное бронирование представляет собой стальную гладкую или гофрированную трубку толщиной в 0,15-0,25 мм. Гофрирование, при условии, что это единственный слой защиты кабеля, является предпочтительным, так как оберегает оптоволокно от грызунов и в целом повышает гибкость кабеля. При более суровых условиях эксплуатации, например, при закладке в грунт или на дно рек используются кабели с проволочной броней.

Кабель для укладки в грунт

Для прокладки в грунт используют оптические кабели с проволочной одноповивной или двухповивиной броней. Также применяются и усиленные кабели с ленточным бронированием, но значительно реже. Прокладка оптического кабеля осуществляется в траншею или с помощью кабелеукладчиков. Более подробно этот процесс расписан в моей второй статье по этой теме, где приводятся примеры наиболее распространенных видов кабелеукладчиков. Если температура окружающей среды ниже отметки в -10 оС, кабель предварительно прогревают.

В условиях влажного грунта используется модель кабеля, оптоволоконная часть которого заключена в герметичную металлическую трубку, а бронеповивы проволоки пропитаны специальным водоотталкивающим компаундом. Тут же в дело вступают расчеты: инженеры, работающие на укладке кабеля, не должны допускать превышения растягивающих и сдавливающих нагрузок сверх допустимых. В противном случае, сразу или со временем, могут быть повреждены оптические волокна, что приведет кабель в негодность.

Броня влияет и на значение допустимого усилия на растяжение. Оптоволоконные кабели с двухповивной броней могут выдержать усилие от 80 кН, одноповивные — от 7 до 20 кН, а ленточная броня гарантирует «выживание» кабеля при нагрузке не менее 2,7 кН.

Подвесной самонесущий кабель

Подвесные самонесущие кабели монтируются на уже существующих опорах воздушных линий связи и высоковольтных ЛЭП. Это технологически проще, чем прокладка кабеля в грунт, но при монтаже существует серьезное ограничение — температура окружающей среды во время работ не должна быть ниже — 15 оС. Подвесные самонесущие кабели имеют стандартную круглую форму, благодаря которой снижаются ветровые нагрузки на конструкцию, а расстояние пролета между опорами может достигать ста и более метров. В конструкции самонесущих подвесных оптических кабелей обязательно присутствует ЦСЭ — центральный силовой элемент, изготовленный из стеклопластика или арамидных нитей. Благодаря последним оптоволоконный кабель выдерживает высокие продольные нагрузки. Подвесные самонесущие кабели с арамидным нитями используют в пролетах до одного километра

. Еще одно преимущество арамидных нитей, кроме их прочности и малом весе, заключается в том, что арамид по природе своей является диэлектриком, то есть кабели, изготовленные на его основе безопасны, например, при попадании молнии.

В зависимости от строения сердечника различают несколько типов подвесного кабеля:

• Кабель с профилированным сердечником — содержит оптические волокна или модули с этими волокнами – кабель устойчив к растяжению и сдавливанию;
• Кабель со скрученными модулями — содержит оптические волокна, свободно уложенные, кабель устойчив к растяжениям;
• Кабель с одним оптическим модулем – сердечник данного типа кабеля не имеет силовых элементов, поскольку они находятся в оболочке. Такие кабели обладают недостатком, связанным с неудобством идентификации волокон. Тем не менее, они обладают меньшим диаметром и более доступной ценой.

Оптический кабель с тросом

Оптические кабеля с тросом — это разновидность самонесущих кабелей, которые также используются для воздушной прокладки. В таком изделии трос может быть несущим и навивным. Еще существуют модели, в которых оптика встроена в грозозащитный трос.

Усиление оптического кабеля тросом (профилированным сердечником) считается достаточно эффективным методом. Сам трос представляет собой стальную проволоку, заключенную в отдельную оболочку, которая в свою очередь соединяется с оболочкой кабеля. Свободное пространство между ними заполняется гидрофобным заполнителем. Часто такую конструкцию оптического кабеля с тросом называют «восьмеркой» из-за внешнего сходства, хотя лично у меня возникают ассоциации с перекормленной «лапшой». «Восьмерки» применяют для прокладки воздушных линий связи с пролетом не более 50-70 метров. В эксплуатации подобных кабелей есть некоторые ограничения, например, «восьмерку» со стальным тросом нельзя подвешивать на ЛЭП. Надеюсь, объяснять, почему именно, не нужно.

Но кабели с навивным грозозащитным тросом (грозотросом) спокойно монтируются на высоковольтных ЛЭП, крепясь при этом к проводу заземления. Грозотросный кабель используется в местах, где есть риски повреждения оптики дикими животными или охотниками. Также его можно использовать на больших по дистанции пролетах, чем обычную «восьмерку».

Подводный оптический кабель

Данный тип оптических кабелей стоит в сторонке от всех остальных, так как прокладывается в принципиально иных условиях. Почти все типы подводных кабелей, так или иначе, бронированы, а степень бронирования уже зависит от рельефа дна и глубины залегания.

Различают следующие основные типы подводных кабелей (по типу бронирования):

• Не бронирован;
• Одинарное (одноповивное) бронирование;
• Усиленное (одноповивное) бронирование;
• Усиленное скальное (двухповивное) бронирование;

Подробно конструкцию подводного кабеля я рассматривал больше года назад вот в этой статье, поэтому тут приведу только краткую информацию с рисунком:

1. Полиэтиленовая изоляция.
2. Майларовое покрытие.
3. Двухповивное бронирование стальной проволокой.
4. Алюминиевая гидроизоляционная трубка.
5. Поликарбонат.
6. Центральная медная или алюминиевая трубка.
7. Внутримодульный гидрофобный заполнитель.
8. Оптические волокна.

Как не парадоксально, прямой корреляции бронирования кабеля с глубиной залегания нет, так как армирование защищает оптику не от высоких давлений на глубине, а от деятельности морских обитателей, а также сетей, тралов и якорей рыболовецких судов. Корреляция эта, скорее, обратная — чем ближе к поверхности, тем больше тревог, что явно видно по таблице ниже:

Таблица типов и характеристик подводных кабелей в зависимости от глубины укладки

Производство

Теперь, когда мы познакомились с наиболее распространенными видами оптоволоконных кабелей, можно проговорить и о производственном процессе всего этого зоопарка. Все мы знаем об оптоволоконных кабелях, многие из нас имели с ними дело лично (как абоненты и как монтажники), но как становится ясно из информации выше, оптоволоконные, в особенности магистральные, кабели могут серьезно отличаться от того, с чем вы имели дело в помещении.
Так как для прокладки оптоволоконной магистрали требуются тысячи километров кабеля, их производством занимаются целые заводы.

Изготовление оптоволоконной нити

Все начинается с производства главного элемента — оптоволоконной нити. Производят это чудо на специализированных предприятиях. Одной из технологий производства оптической нити является ее вертикальная вытяжка. А происходит это следующим образом:

• На высоте в несколько десятков метров в специальной шахте устанавливается два резервуара: один со стеклом, второй, ниже по шахте, со специальным полимерным материалом первичного покрытия.
• Из узла прецизионной подачи заготовки или, проще говоря, первого резервуара с жидким стеклом, вытягивается стеклянная нить.
• Ниже нить проходит через датчик диаметра волоконного световода, который отвечает за контроль диаметра изделия.
• После контроля качества нить обволакивается первичным полимерным покрытием из второго резервуара.
• Пройдя процедуру покрытия, нить отправляется в еще одну печь, в которой полимер закрепляется.
• Нить оптоволокна протягивается еще N-метров, в зависимости от технологии, охлаждается и поступает на прецизионный намотчик, проще говоря, наматывается на бобину, которая уже и транспортируется как заготовка к месту производства кабеля.

Наиболее распространены следующие размеры оптоволоконного кабеля:

• C сердечником 8,3 мк и оболочкой 125 мкм;
• C сердечником 62,5 мк и оболочкой 125 мкм;
• C сердечником 50 мк и оболочкой 125 мкм;
• C сердечником 100 мк и оболочкой 145 мкм.

Оптику с диаметром сердечника в 8,3 мк качественно спаять в полевых условиях, без высокоточного оборудования или установки концентраторов, непросто или практически невозможно.
Огромное значение имеет контроль диаметра световода. Именно эта часть установки отвечает за один из главных параметров на всех этапах производства нити — неизменность диаметра конечного изделия (стандарт — 125 мкм). Из-за сложностей при сварке нитей любых диаметров, их стремятся сделать настолько длинными, насколько это возможно. Погонный метраж оптоволоконной «заготовки» на бобине может достигать десятков километров

(да, именно километров) и более, в зависимости от требований заказчика.

Уже на самом предприятии, хотя это можно сделать и на стекольном заводе, все зависит от производственного цикла, бесцветную нить с полимерным покрытием для удобства могут перемотать на другую бобину, в процессе окрашивая ее в собственный яркий цвет, по аналогии со всем знакомой витой парой. Зачем? Во славу сата.. для быстрого различения каналов при, например, ремонте или сварке кабеля.

Изготовление кабеля

Теперь мы получили сердце нашего изделия — оптоволоконную нить. Что дальше? Дальше давайте посмотрим на схему такого себе среднестатистического подводного (да, мне они нравятся больше всего) кабеля в разрезе:

На заводе полученные оптические нити запускаются в станки, в совокупности своей образующие целый конвейер по производству какого-то одного типа кабеля. На первом этапе производства небронированных моделей, нити сплетаются в пучки, которые и составляют, в итоге, «оптический сердечник». Количество нитей в кабеле может быть различным, в зависимости от заявленной пропускной способности. Пучки, в свою очередь, сматывают в «тросс» на специальном оборудовании, которое, в зависимости от своей конструкции и назначения. Это оборудование может еще и покрывать полученный «тросс» гидроизолирующим материалом, чтобы предотвратить попадание влаги и потускнения оптики в будущем (на схеме обозван «внутримодульным гидрофобным заполнителем»).

Вот так проходит процесс скрутки собранных вместе пучков в трос на пермском заводе оптоволоконных кабелей:

После того, как в «тросс» было собрано необходимое количество пучков оптоволокна, их заливают полимером или укладывают в металлическую или медную трубку. Тут, на первый взгляд, кажется, что подводных камней нет и быть не может, но так как производитель стремится минимизировать количество соединений и швов, то все получается не совсем просто. Рассмотрим один конкретный пример.

Для создания трубки-корпуса, представленной на схеме выше как «центральная трубка», может использоваться огромная по длине лента из необходимого нам материала (сталь, либо же медь). Лента используется, чтобы не маяться со всем знакомым нам и очевидным прокатом, и сваркой по всей окружности стыка. Согласитесь, тогда у кабеля было бы слишком много «слабых» мест в конструкции.

Так вот. Металлическая ленточная заготовка проходит через специальный станок, натягивающий ее и имеющий с десяток-другой валиков, которые идеально ее выравнивают. После того, как лента выровнена, она подается на другой станок, где встречается с нашим пучком оптоволоконных нитей. Автомат на конвейере загибает ленту вокруг натянутого оптоволокна, создавая идеальную по форме трубку.

Вся эта, пока еще хрупкая, конструкция протягивается по конвейеру дальше, к электросварочному аппарату высокой точности, который на огромной скорости проводит сварку краев ленты, превращая ее в монолитную трубку, в которую уже заложен оптоволоконный кабель. В зависимости от тех. процесса, все это дело может заливаться гидрофобным заполнителем. Или не заливаться, тут уже все зависит от модели кабеля.

В целом, с производством все стало более-менее понятно. Различные марки оптоволоконного, в первую очередь, магистрального кабеля, могут иметь некоторые конструкционные отличия, например, по количеству жил. Тут инженеры не стали выдумывать велосипед и просто объединяют несколько кабелей поменьше в один большой, то есть такой магистральный кабель будет иметь не один, а, например, пять трубок с оптоволокном внутри, которые, в свою очередь, все также заливаются полиэтиленовой изоляцией и, при необходимости, армируются. Такие кабели называют многомодульными

.

Одна из моделей многомодульного кабеля в разрезе

Многомодульные кабели, которые, в основной своей массе, и используются для протяженных магистралей, имеют еще одну обязательную конструктивную особенность в виде сердечника, или как его еще называют — центрального силового элемента. ЦСЭ используется как «каркас», вокруг которого группируют трубки с жилами оптоволокна.

К слову, пермский , производственный процесс которого представлен на гифках выше, со своими объемами до 4,5 тыс. километров кабеля в год — карлик, по сравнению с заводом того же инфраструктурного гиганта Alcatel, который может выдавать несколько тысяч километров

оптоволоконного кабеля одним куском, который сразу же грузится на судно-кабелеукладчик.

Стальная трубка — это наименее радикальный вариант бронирования оптики. Для неагрессивных условий эксплуатации и монтажа часто применяют обычный изолирующий полиэтилен. Однако, это не отменяет того факта, что после изготовления такого кабеля его могут «обернуть» в бронирующую намотку из алюминиевой или стальной проволоки или тросов.

Бронирование кабеля с полиэтиленовой изоляцией на том же пермском заводе

Вывод

Как можно понять из материала выше, основным отличие различных видов оптоволоконного кабеля является их «обмотка», то есть то, во что упаковываются хрупкие стеклянные нити в зависимости от области применения и среды, в которой будет проводиться кабелеукладка. Если вам понравился данный материал, то можете смело задавать вопросы в комментариях, опираясь на которые я постараюсь подготовить еще статью по этой теме.
Спасибо за внимание.

Частые ошибки и проблемы при установке

При монтаже обогревательных систем чаще всего допускаются такие ошибки.

1. Установка греющих устройств ниже точки промерзания. Это лишние и ненужные расходы.
2. Игнорирование дополнительной теплоизоляции поверх труб. Кабель не может нагреть их по всей площади, что приводит к образованию льда.
3. Работа электрического оборудования в непрерывном режиме без датчиков и реле. Это приводит к высоким и неоправданным затратам на электроэнергию.

Кабели, применяемые для прокладки внутри частного дома

Все рассмотренные ранее негорючие марки электрических кабелей (ВВГнг, ВВГнг-ls, NYM) подходят и для использования внутри частного жилого дома. Обратить внимание нужно преимущественно на индекс пожарной безопасности, который в обязательном порядке указывается на электрокабельной продукции.

При прокладке кабеля в деревянном доме обязательным условием является использование ПВХ гофрошланга или металлических рукавов для придания дополнительной защиты кабелю и надежности его эксплуатации.