Кабельный обогрев: выбираем и укладываем нагревательные провода

Кабельные системы обогрева используются и для монтажа напольного отопления, и для предотвращения замерзания труб. При создании таких систем применяются специальные кабели, нагревающиеся при прохождении электрического тока. В статье я охарактеризую основные разновидности таких кабелей и приведу советы по установке наиболее востребованных систем кабельного обогрева.

Греть и пол и трубы можно с помощью специальных проводников

Разновидности нагревательных кабелей

Резистивные

Кабель обогрева – это проводник, который нагревается при прохождении по нему электрического тока. Выделенное проводником тепло передается окружающим объектам – напольному покрытию, стяжке, трубе, на которой установлен кабель и т.д.

Проводник с высоким сопротивлением, используемый для обогрева

В зависимости от принципа действия греющие провода делятся на две большие группы – резистивные (резистентные) и саморегулирующиеся.

Свой обзор я начну с первой разновидности:

1. Резистентный кабель – самый простой и потому самый распространенный. Он представляет собой провод высокого сопротивления, который при работе выделяет большое количество тепла. Тепло отводится от проводника за счет оплетки кабеля и передается окружающим объектам.
2. Одножильные кабели такого типа имеют несложную структуру. Основу составляет нихромовый проводник с фиксированным сопротивлением, который и обеспечивает выработку тепла. За изоляцию проводника и отведение тепла отвечает оболочка из полимеров, а в качестве экранирующего слоя используется медная оплетка. Кабели выпускаются в плотной наружной изоляции, защищающей и жилу, и оплетку от воздействия влаги.

Сравнение одножильного и двужильного кабелей

При укладке в толщу высоконагруженных стяжек (например, в производственных помещениях или при устройстве полов в гараже) используются так называемые бронированные кабели с утолщенным изоляционным слоем и дополнительным армированием. Они обладают меньшей энергоэффективностью, зато куда лучше противостоят нагрузкам.

Двужильная резистивная модель

1. Минусами одножильных моделей являются необходимость сводить оба конца кабеля в одной точке при монтаже и достаточно интенсивные магнитные «наводки». От этих недостатков избавлены двужильные изделия, у которых токопроводящая и нагревательная жилы разделены. Такое разделение позволяет компенсировать электромагнитные излучения, при этом эффективность нагрева остается на том же уровне или даже улучшается.
2. Резистивный кабель обычно управляется с помощью терморегулятора. С одной стороны, это хорошо: система получается достаточно простой и чувствительной к изменениям температуры в помещении. С другой стороны, одинаковая теплоотдача по всей длине проводника может приводить к неравномерному прогреву пола. Так что некоторые участки получаются слишком теплыми, а другие, наоборот, слишком холодными.

Схема устройства зонального кабеля

1. Справиться с проблемой помогают так называемые зональные проводники. Они тоже оборудуются двумя изолированными проводящими жилами. Изоляция жил делается не сплошной, а сегментной, и в местах стыка сегментов (через каждые 80 – 100 см) нагревательная спиральная оплетка с высоким сопротивлением замыкается на жилы. Такая конструкция обеспечивает нагрев каждого сегмента по отдельности, что помогает «выровнять» температуру поверхности.

Использование зонального кабеля в обогреве кровли

Саморегулирующиеся

Альтернативой резистивным изделиям являются саморегулирующиеся.

Для их работы не требуется термостат, хотя его наличие в системе будет плюсом.

1. Саморегулирующийся кабель по своей конструкции частично сходен с зональными моделями. Основу кабеля составляют две токопроводящие жилы, между которыми располагается полупроводниковая матрица.

Саморегулирующиеся проводники в бухтах

1. Именно эта матрица и обеспечивает регулировку работы кабеля. Чем сильнее она нагревается, тем меньше в ней остаётся токопроводящих путей, и тем меньше тепла она выделяет. Обратно пропорциональная зависимость температуры и проводимости помогает поддерживать нагрев изделия на одном уровне.
2. Эта же особенность защищает кабель от перегорания при перехлесте или недостаточно эффективном теплоотведении. Если какой-то участок будет нагреваться сильнее, чем нужно, то матрица в этом месте просто перестанет проводить ток, и нагрев прекратится.
3. Использование саморегулирующихся кабелей позволяет снизить затраты на обогрев за счет повышения КПД всей системы.

Принцип работы саморегулирующихся нагревателей

1. К минусам таких изделий я бы отнес относительно небольшой срок службы: примерно через 10-15 лет эксплуатации в матрице накапливаются сбои и регулировка утрачивает эффективность. Вот почему закладывать такие проводники в стяжку экономически нецелесообразно.
2. Второй недостаток – это высокая цена: стоят подобные кабели в разы дороже резистивных (самые дешевые — от 150 до 300 рублей за погонный метр).

Плюсом можно считать возможность нарезки самонагревающихся проводников на фрагменты нужной длины

Обогрев полов

Расчет кабеля

Провод для обогрева используется в основном для решения двух типов инженерных задач:

1. Устройство тёплого пола.
2. Обогрев труб для предотвращения замерзания содержимого.

В этом разделе я опишу, как решается первая задача. При устройстве кабельного тёплого пола нам нужно выполнить расчет мощности нагревательных элементов.

Так выглядит теплый кабельный пол

Первая характеристика, которую нужно учитывать – это погонная мощность самого кабеля. Как правило, она составляет от 8 до 18 Вт/м. Это значение указывается в паспорте изделия, но его можно и вычислить, поделив общую мощность на длину проводника.

Нагревательные элементы размещаем только на свободных от мебели участках

Теперь определяем отапливаемую площадь. Греющие кабели нельзя укладывать под мебель, тем более тяжелую – они могут быть повреждены либо под нагрузкой, либо из-за перегрева. Вот почему при расчете обогрева из общей площади помещения вычитают площадь, занятую стационарной мебелью: шкафами, комодами, диванами и т.д.

Таблица расчета мощности для разных моделей

Теперь рассчитываем потребляемую мощность. Она зависит от того, будем ли мы использовать теплый пол в качестве основного или дополнительного источника тепла, а также от типа помещения. Здесь ориентируемся на значения, указанные в таблице:

Помещение	Необходимая удельная мощность для обогрева, Вт/м2
	Дополнительный	Основной
Санузел	130	200
Кухня, прихожая	100	160
Спальня, детская	120	170
Балкон, лоджия	140	200
Гостиная	100	150
Обогрев открытых площадок	160 — 180	—

Систему можно монтировать и на открытом воздухе. Например, для растапливания снега и льда на ступеньках

Для вычисления нужной длины площадь помещения умножаем на удельную мощность (можно добавить 30% запаса) и делим на погонную мощность кабеля.

Если для укладки используется кабель в бухтах, то важным показателем будет шаг его укладки.

Он рассчитывается по формуле Ш = (S*100)/L, где:

• S — обогреваемая площадь пола (без учета мебели);
• L – длина кабеля.

Оптимальный размер одного витка можно рассчитать

В среднем это значение обычно находится в диапазоне от 6 до 15 см, что позволяет избежать образования «тепловой зебры» когда пол недостаточно прогревается на участках между витками кабеля.

Если значение получилось в пределах 14 – 16 см, то стоит увеличить толщину заливаемой стяжки. Такой пол будет чуть медленнее нагреваться, но толстый слой цемента обеспечит равномерное распределение тепла.

При слишком редкой укладке остаются холодные области

Если же для монтажа используются кабельные маты (проводники, зафиксированные на специальной сетке), то расчеты выполняются еще проще: необходимую мощность обогрева делим на удельную мощность мата (обычно 120 – 160 Вт/м2). Минусом будет то, что для основного обогрева придется покупать более дорогие маты с мощностью до 200 Вт/м2, поскольку компенсировать недостаток тепла более плотной укладкой кабеля не получится.

Нагревательный мат на сетчатом основании

Пример расчета

В качестве примера рассчитаем основные параметры для дополнительного обогрева пола в кухне площадью 9 квадратных метров с использованием резистивного кабеля погонной мощностью 15 Вт/м:

1. Если учесть, что 4 квадратных метра будет занято кухонным гарнитуром, то обогреваемая площадь составит 9 – 4 = 5м2.
2. Поскольку нам нужно обеспечить дополнительный обогрев, то при расчетах используем данные из таблицы: 5 * 100 = 500Вт. Добавляем 30% в качестве запаса и получаем 500 * 1,3 = 650Вт.
3. Вычисляем длину кабеля: 650 / 15 = 44м (округляем в большую сторону).
4. Теперь определяем шаг укладки: 5 * 100 / 44 = 11 см (округляем в меньшую сторону).

Пример укладки кабелей в санузле

Таким образом, если мы уложим 44 метра кабеля с шагом между витками в 11 см, то сможем обеспечить комфортный обогрев пола и нижнего слоя воздуха в кухне.

Комплект материалов для установки

Стоимость материалов в данном случае зависит от того, какую марку кабеля вы выберете. Но в среднем на закупку нагревательных элементов вам придется потратить от 6 до 8 -10 тысяч рублей.

Подготовка основания

Для того чтобы кабельный теплый пол был достаточно эффективным, его необходимо укладывать на подготовленное основание.

Технология устройства основания своими руками такова:

1. В помещении выполняем демонтаж старого напольного покрытия.
2. Капитальное основание выравниваем, сбивая наиболее крупные неровности. Выполняем ремонт щелей и трещин, в том числе на стыке стен и пола.

Старый пол демонтируем

1. Обрабатываем основание гидроизоляционным проникающим составом.
2. По периметру помещения на стену наклеиваем теплоизоляционную ленту толщиной 1-2 мм и шириной 5-10 см (подойдёт фольгированный утеплитель на основе пенополиэтилена). Эта лента не только обеспечит «отвязку» заливаемых стяжек от стен, но и предотвратит передачу тепла к стеновому ограждению.

Теплоизоляция по периметру

1. Заливаем выравнивающую стяжку. Для заливки используем либо самовыравнивающий состав, либо простой цементный раствор (1 часть цемента М300 на 3 части песка). Стяжку тщательно выравниваем, просушиваем и обрабатываем гидроизоляционными мастиками.

Выравнивание пола стяжкой

1. Поверх выравнивающей стяжки укладываем теплоизоляционный материал. Можно использовать тонкие (до 2 см) плиты экструдированного полистирола или пробковый агломерат. Но самой лучшей подложкой будет фольгированный материал толщиной 3-4 мм.

Укладка рулонной фольгированной теплоизоляции

Теплоизоляционную подложку укладываем встык, проклеивая все щели фольгирвоанным термостойким скотчем.

1. Для установки терморегулятора в стене проделываем шторбу и отверстие для корпуса устройства. Если штробить стену не хочется, или по каким-то причинам нельзя, терморегулятор можно установить на поверхность стены. В этом случае и провода от датчика, и провод питания нужно подводить в кабель-канале или гофре.

Схема штробления стены под установку и подключение терморегулятора

Монтаж системы обогрева

Инструкция по укладке и подключению кабельного теплого пола достаточно проста:

1. Поверх теплоизоляционного слоя с шагом 0,8 – 1 м монтируем установочные пластины.
2. С помощью мультиметра проверяем сопротивление кабеля и сверяем полученное значение с указанным в паспорте. Допустимым отклонением здесь считается не более 10% в большую или меньшую сторону.

Монтажная лента для крепления кабелей

1. Если кабель прошел проверку, то укладываем его на пол с шагом, рассчитанным по приведенной выше методике. Каждый виток закрепляем с помощью зажимов монтажных пластин. Оптимальное расстояние между кабелем и стенами – 50-100 мм, от отопительных труб нужно отступать не менее 150 мм.

1. Между двумя витками кабеля размещаем температурный датчик, от которого отводим провод к терморегулятору. Лучше всего укладывать такой датчик в гофре, скрытой в проделанной в полу штробе: так его можно будет заменить, не вскрывая стяжку.

Крепления кабеля к монтажному приспособлению

1. На стену устанавливаем термостат. К его клеммам подключаем провода от температурного датчика, соединительные провода от греющего кабеля и питающий провод от щитка либо распределительной коробки. При подключении ориентируемся на маркировку клемм, чтобы не перепутать контакты.

Схемы подключения к термостату

1. После подключения подаем питание и включаем термостат. Проверяем работоспособность системы в разных режимах в течение минимум 12 часов.

Проверяем работоспособность системы до заливки стяжки и заделки штроб

1. Если теплый кабельный пол успешно прошел проверку, заливаем сверху стяжку толщиной около 30 мм. Для стяжки используем цементный раствор (1 часть цемента М300, 3 части песка, вода) с добавлением пластификатора. В качестве пластификатора я обычно использую клей ПВА из расчета 1 кг клея на мешок (50 кг) цемента.

Заливка стяжки поверх нагревательных элементов

1. Параллельно с заливкой стяжки заделываем все штробы, ведущие к настенному терморегулятору.
2. Залитая стяжка просушивается в течение 24 – 28 суток. В течение этого времени нежелательно включать кабельный подогрев, поскольку перепады температуры приведут к растрескиванию слоя.
3. После высыхания выполняем монтаж напольного покрытия – ламината, плитки и т.д.

Плитку можно класть и без стяжки – достаточно увеличить толщину клеевого слоя

Если в качестве нагревательных элементов использовались тонкие кабельные маты, то кафельнфую плитку можно укладывать без стяжки. Слой клея обеспечит и выравнивание основания, и оптимальное распределение тепла от проводников.

Обогрев труб

Наружный монтаж

Использование нагревающихся проводников для обогрева труб также очень распространено. Основной целью установки подобных систем является предотвращение замерзания (а значит – и разрушения) коммуникаций, расположенных на открытом воздухе, в неотапливаемых помещениях или в толще грунта выше уровня промерзания почвы.

Схема установки теплового кабеля на наружный участок трубы

Допускается как наружная установка кабелей, так и монтаж их внутри трубы.

При наружном закреплении действуем так:

1. Трубу очищаем от грязи и ржавчины. В идеале нужно, чтобы оболочка проводника касалась металла – так теплопотери будут минимальными.
2. При утеплении полимерного трубопровода оборачиваем трубы фольгированным материалом: и риск плавления сведем к минимуму, и равномерное распределение тепла обеспечим.

Технология наружного монтажа

1. Кабель мощностью 30-60 Вт/м либо укладываем вдоль трубы, либо наматываем на нее витками с шагом не менее 40 см. Фиксируем провод металлизированным термостойким скотчем.
2. Для повышения эффективности обогрева можно проклеить кабель таким же скотчем по всей длине, после чего перекрыть теплоизоляционным кожухом.

Фиксация кабеля скотчем и дополнительное утепление

Для этой цели лучше всего подходят саморегулирующиеся кабели, не требующие установки термостата. Резистивные модели тоже можно использовать, но при монтаже важно не допускать их перехлеста во избежание перегрева и перегорания.

Так можно монтировать только саморегулирующиеся кабели

Внутренний монтаж

В трубопроводах диаметром более 20 мм может использоваться внутренняя система кабельного обогрева.

Для этой цели используются специальные проводники с более надёжной изоляцией, защищающей внутреннее содержимое от проникновения влаги:

Конструкция внутреннего кабеля

1. Подбираем кабель таким образом, чтобы длина соответствовала длине обогреваемого отрезка трубопровода, а диаметр обеспечивал беспрепятственный проход через просвет трубы.
2. Для подключения встраиваем в трубопровод тройник, один из отводов которого будет предназначен для установки системы обогрева.

Методика установки внутри трубы

1. Заводим кабель в трубу таким образом, чтобы нагревательная часть находилась внутри трубного просвета.
2. Фиксируем проводник в тройнике с помощью зажимных и уплотнительных втулок (см. сальниковый узел на схеме), после чего подключаем его либо к терморегулятору, либо напрямую к сети.

Фото уплотнительного узла, обеспечивающего герметичное вхождение кабеля в трубу

Если система работает без терморегулятора, то использовать ее нужно под постоянным контролем, включая на короткие промежутки времени. Это может понадобиться, например, для оперативного размораживания водопроводной трубы на даче после долгой отлучки и в других подобных ситуациях.

Заключение

Научиться использовать нагревательный кабель для укладки теплого пола или монтажа системы, предотвращающей замерзание труб, может каждый. Для этого нужно следовать рекомендациям, приведенным в тексте и на видео в этой статье. Если же при подготовке или выполнении работ возникнут вопросы, получить нужную консультацию можно в комментариях.