Kabel voor het verwarmen van een gasleiding: opbouw, selectie op parameters, installatiemethoden

In het koude seizoen doen zich vervelende storingen voor in de werking van gasleidingen. Ze ontstaan niet alleen door lage temperaturen. U kunt met grote waarschijnlijkheid problemen ondervinden als de installatie van de leidingen van slechte kwaliteit was. Dan wordt bevriezing met stilstand van de stroming in de pijpleiding een normaal verschijnsel.

Om het probleem op te lossen, moet u een kabel voor het verwarmen van de gasleiding installeren, bij voorkeur voordat de vorst invalt. Hierna vertellen we u hoe u de verwarmingskabel correct kiest en delen we de fijne kneepjes van de installatie.

Opbouw van de verwarmingskabel

De opbouw van de draden voor verwarming bevat tot 5 elementen — de aanwezigheid van een bepaald onderdeel hangt af van het type product, en er zijn er in totaal twee, afgezien van de zelden gebruikte:

• zelfregulerend;
• resistief.

Zelfregulerende kabel heeft twee aders met verschillende fasen. Via deze koperen geleiders wordt de elektriciteit geleverd. Ze bevinden zich in een geleidende matrix, die de kabel verwarmt en fungeert als het brein van het systeem.

Elk onderdeel van deze binnenkant maakt deel uit van een elektrisch circuit met een plaatsing precies in het midden tussen de geleiders. De voedingsaders worden precies door de matrix verwarmd en geregeld.

Naast de eigen thermische isolatielaag, worden de draden gebruikt in combinatie met een externe isolatie. Dit is nodig om de kabel te beschermen tegen invloeden van buitenaf.

Het hoofdgedeelte van de kabel wordt altijd door een thermische isolatielaag gevoerd, die ook wel thermische bescherming of isolatiebekleding wordt genoemd. De thermische isolatie wordt omhuld door een afschermend gaas van platte koperen platen. Deze omvlechting wordt gebruikt ter bescherming tegen externe elektromagnetische golven, en ook voor de aardverbinding. De buitenmantel op het gaas is een soort schild tegen mechanische beschadigingen.

Resistieve kabels zijn er in een- en tweeaderige uitvoeringen. Ze worden respectievelijk onderscheiden door het aantal geleiders. De constructie lijkt op de zelfregulerende variant, maar dan zonder matrixsysteem. In plaats daarvan wordt er nog een thermische beschermingslaag toegevoegd.

Zelfregulerende verwarmingskabel

Zo'n kabel werkt vergelijkbaar met een gewone elektriciteitsgeleider. Verwarming leidt tot verhoging van de weerstand en volgens een eenvoudige natuurkundige wetmatigheid tot vermindering van de stroomsterkte. In koude delen van de buis is de temperatuur van de kabel lager en de weerstand kleiner, en vanwege de grotere stroomsterkte op die punten werkt de verwarmer steeds intensiever.

Wanneer de kabel wordt ingeschakeld, bouwt hij geleidelijk het vermogen op en begint op een bepaald moment op volle kracht te werken. Het blijkt dat dit proces de verwarming van de gasbuis versnelt.

Een zelfregulerende kabel stopt niet met werken. U hoeft zich geen zorgen te maken, want de verwarming gaat alleen door tot de gewenste temperatuur is bereikt, en daarna functioneert de kabel met een lager vermogen. De werking van de verwarmer is gebaseerd op de ingestelde temperatuur.

De zelfregulerende variant van de verwarmingskabel heeft een variabele weerstand die rechtstreeks afhankelijk is van de temperatuur, waardoor het vermogen van de draad vanzelf kan toenemen.

In gasleidingen bevriest niet het gas zelf, maar het vocht, waardoor de toevoer stopt. Het is noodzakelijk een zodanige temperatuur van de leiding te kiezen dat de kans op bevriezing verwaarloosbaar wordt. Het bijzondere van zelfregulerende modellen is dat de verwarming niet uit- of inschakelt wanneer de gastemperatuur warmer of kouder wordt dan de optimale waarde. De intensiteit van de werking zal eenvoudigweg sterk veranderen in de richting van vermindering of verhoging.

Op zijn beurt mogen de energiekosten niet te zwaar op de portemonnee drukken, want de kabels verbruiken ongeveer 10 W per meter lengte. Er zijn zwakke modellen met een energieverbruik van ongeveer 5 W en krachtige modellen met een vermogen tot 150 W. Gezien het ruime aanbod kunt u altijd een acceptabele optie vinden om het apparaat permanent ingeschakeld te houden.

Resistief model van de verwarmingskabel

Bij de ene-aderige variant is het ingewikkelder, omdat er aan beide uiteinden voeding nodig is met de daaruit voortvloeiende ontwerpbeperkingen. Het andere uiteinde wordt teruggebracht naar het aansluitpunt of er wordt extra voeding naar hetzelfde, verre uiteinde gelegd. Dat is de kern van het ongemak. Een eenaderige draad in een mantel van thermoplast bezet in de markt de niche van de meest betaalbare verwarmer.

Op basis van het principe van de enkeldraads kabel is de HT-modificatie gecreëerd met 50 watt per meter. Het toepassingsgebied ervan beperkt zich niet alleen tot pijpleidingen. Tegelijkertijd met het hoge energieverbruik lost de HT-draad het probleem van materiaalbesparing op.

Resistieve verwarmingskabels worden alleen in een specifieke lengte geproduceerd, die op geen enkele manier kan worden ingekort of verlengd — een dergelijke draad kan niet worden afgeknipt.

Zoals de naam al aangeeft, bestaat een tweeaderige verwarmer uit 2 aders. Ze vervullen niet dezelfde functies als bij matrixkabels. De verwarmingsader werkt samen met een stroomvoerende ader, die een ondersteunende rol krijgt. Aan de ene kant wordt de kabel van stroom voorzien, en aan de tegenoverliggende kant wordt een waterdichte koppeling gemonteerd.

Het ontwerp en de installatie van de draad zullen geen problemen opleveren, maar de koppeling wordt vaak een probleem. De praktijk heeft een verband aangetoond tussen defecten en dit onderdeel in meer dan de helft van de gevallen. Voor geleidelijke vervanging van problematische producten zijn fabrikanten begonnen met het produceren van koppelingloze varianten.

Platte eenaderige kabel van de HT-modificatie maakt het mogelijk het materiaalverbruik met 1 m² te verminderen van het te verwarmen oppervlak van de gasleiding.

Resistieve verwarmingskabels hebben de volgende voordelen:

• stabiliteit van de eigenschappen gedurende de levensduur;
• hoge warmteafgifte;
• lage prijzen.

Maar qua betrouwbaarheid doen ze enigszins onder voor zelfregelende modellen, want bij een defect moet u de hele sectie met het probleemgebied vervangen, en ze hebben ook vrij vaak last van lokale oververhitting. Het ongemak bestaat er ook in dat het u tijd kost om secties van optimale lengte te selecteren.

Het ideale model kiezen op basis van parameters

Voor alle buitenmodellen wordt het nut bepaald door het vermogen en de uniformiteit van de warmteverdeling. In theorie zijn beide soorten kabels ongeveer even geschikt, want de zwakke punten van de resistieve kunt u compenseren door het type installatie.

Afhankelijk van de minimumtemperaturen in de regio wordt een kabel gekozen die voldoende bestand is tegen extreme omgevingstemperaturen. Het kan gebeuren dat de waarde waarbij bevriezing optreedt, te laag blijkt voor de verwarmer zelf.

Er zijn ook meer eenduidige situaties. Alleen met zelfregelende draad bedekt u ondergrondse leidingen, want dat is voordeliger en handiger. Dunne gasleidingen moet u niet met resistieve draad beschermen — soms gebeurt het dat de leiding smelt en op de contactplaats een gat ontstaat.

Dankzij dit diagram wordt duidelijk hoe groot het voordeel is van zelfregelende kabels: de parameters van de kabellengte en de temperatuur van het te verwarmen object worden aangegeven.

Het zou handig zijn als u een tabel met warmteverliezen bij de hand hebt. Daarin wordt het warmteverlies bepaald door het temperatuurverschil tussen de leiding en de omgeving, in combinatie met de verhouding tussen de diameter van de leiding en de dikte van de thermische isolatielaag.

De informatie is beschikbaar in een handig formaat — watt per strekkende meter.

Voor een duidelijk voorbeeld van energie-efficiëntie moet u de tabel met warmteverliezen van leidingen raadplegen — deze helpt bij het bepalen van het benodigde vermogen van de kabel voor de geplande isolatiedikte op de buis.

Regels en aanbevelingen voor de installatie

Problemen met de werking zullen niet optreden als men de algemene normen naleeft. Overeenkomstig de regels voor de installatie van elektrische apparaten (PUE) moet het vorstbeveiligingssysteem altijd worden voorzien van een aardlekschakelaar (UZO). Bevestiging op niet-elektrisch geleidende oppervlakken en eenheden wordt alleen uitgevoerd met een beschermende mantel. Kabels met een dergelijke bekleding worden ook op kunststofbuizen geïnstalleerd.

Bij de installatie is de luchttemperatuur van belang: de werkzaamheden worden uitgevoerd als het niet kouder is dan -15 °C. Na de installatie wordt verplichte thermische isolatie aangebracht. Om warmteverliezen te beperken wordt de dikte van deze laag exact afgestemd op de diameter van de buis. Bovendien leidt overschrijding van deze maat niet tot problemen, maar is het alleen maar gunstig.

Een verwarmingskabel wordt als functioneel beschouwd als de buigradius ten minste 3 diameters van het product bedraagt. Dat wil zeggen, als de straal van een denkbeeldige cirkel, waarvan het middelpunt zich direct aan de rand van het buiggebied van de kabel bevindt, ten minste drie keer groter is dan de diameter en zes keer groter dan de straal van de draad zelf.

Op de afbeelding is R de buigstraal, dh de kabeldiameter, A de lengte van het gebogen gedeelte, L de lengte van het rechte gedeelte, α de vlakke hoek tussen twee denkbeeldige rechten die elkaar snijden in het middelpunt van de denkbeeldige cirkel.

Na de werkzaamheden worden de isolatie en de kabel zelf gecontroleerd op weerstand. Vervolgens worden er markeringen aangebracht op de sleuf en de leiding met een waarschuwing voor de aanwezigheid van een verwarmingselement. Daarnaast wordt er een bordje geplaatst.

De kabelinstallatie stelt ontwerpers in staat de buis op een geschikte plaats te leggen. In dat geval is het niet nodig om rekening te houden met de vorstdiepte bij het leggen.

Installatiemethoden voor verwarmingskabels

Er zijn vier hoofdmogelijkheden voor het plaatsen van een verwarmingskabel, maar de eerste twee worden het meest toegepast:

• longitudinale plaatsing van één kabel;
• bevestiging van de kabel in een spiraal rond de gasleiding;
• plaatsing van meerdere verwarmingskabels langs de buis;
• installatie met een golvend verloop.

De kabel wordt meestal langs het onderste deel van de buis gelegd op het niveau van 4 of 8 uur, als men zich voorstelt dat de dwarsdoorsnede een ronde wijzerplaat van een mechanisch horloge is. Op de verbindingspunten wordt deze 60° omhoog gebracht. Dit is in zekere zin een voorzorgsmaatregel: de verwarmingskabel uit de buurt van de bevestigingsbeugel plaatsen.

Er zijn afzonderlijke methoden voor het leggen in verschillende onderdelen van het systeem. Naast de klep wordt de ader gebogen, lager dan het beweegbare deel gelegd en vastgezet met glasvezel tape. Bij golf- of spiraalbevestiging wordt de winding groter gemaakt waar er een bocht in een bepaalde richting is. Bijvoorbeeld op knielasverbindingen.

Bij de installatie van verwarmingskabel nabij knooppunten en verbindingen is het belangrijkste om gemakkelijke toegang tot alle bedieningselementen te behouden.

De essentie van de montage is uiterst eenvoudig. U hoeft alleen maar een traject voor de kabel te kiezen en deze met aluminiumtape vast te zetten. Eerst wordt de draad met stukjes tape bevestigd. Daarna wordt deze tegen de buis gedrukt tot een stevig contact. Het is niet nodig om grote kracht uit te oefenen; minimale spanning is voldoende, temeer omdat de kabel de neiging heeft overmatig uit te rekken.

Later zal fixatie met tape over de gehele lengte van de kabel nodig zijn:

• om de warmteafvoer te verbeteren;
• voor stevigheid;
• om contact met de isolatie te voorkomen.

Aluminiumtape of folie wordt gebruikt voor het behandelen van plastic buizen. Zo wordt overmatige verhitting van het plastic vermeden en wordt een gelijkmatigere warmteverdeling over het hele oppervlak en de lengte van de gasleiding bereikt. Ongeacht het materiaal van de buis, wordt er een koppeling geïnstalleerd en worden het koude uiteinde en de verwarmingsdraad aan elkaar bevestigd.

Op dezelfde plaats, op de gasleiding, wordt ook de thermostaatsensor geplaatst — idealiter precies in het midden tussen de gelegde lijnen. Later is isolatie van het gedeelte nodig, waarna de werkzaamheden als voltooid kunnen worden beschouwd.

Langsgewijze installatie van de verwarmingskabel

Technisch gezien is dit een eenvoudigere methode. Tegelijkertijd moet u niet hetzelfde effect verwachten als bij spiraalmontage, waarbij de gasleiding wordt bedekt met een 'net' van gewikkelde kabel. De bevestiging wordt parallel aan de buis, dichter bij de onderkant, uitgevoerd. Veiligheidsvoorschriften verbieden een hogere plaatsing niet, maar de kans op schade van bovenaf is per definitie groter.

Rechtlijnige montage van verwarmingskabel wordt vaak toegepast voor gas-, water-, riool- en afvoerbuizen

Het distributieschema van verwarmingskabels op een gasbuis hangt rechtstreeks af van het aantal. Eén lijn wordt aan de onderkant gelegd, overeenkomend met 4 uur, als u zich een wijzerplaat voorstelt in plaats van een doorsnede. Het toevoegen van een tweede lijn betekent plaatsing op hetzelfde niveau, maar aan de andere kant.

In de variant met drie takken worden ze in een denkbeeldige driehoek op de onderste helft van de buis geplaatst, waarbij de driehoek iets naar rechts of links moet wijzen. Met vier kabels wordt een vierkant patroon gevormd, en dan komen twee draden bovenaan te liggen.

Bevestiging in spiraalvorm rond de buis

De methode heeft de voorkeur in noordelijke regio's. De kans op bevriezing van vocht in gasleidingen is daar veel groter, dus het contactoppervlak wordt vergroot. Het contactgebied bij de spiraalmethode bedekt de buis onder verschillende hoeken, volgens een principe dat lijkt op golfachtige plaatsing, maar nog effectiever.

Voor spiraalmontage worden lange kabels geproduceerd. Zo bieden fabrikanten de optie om de afstand tussen de windingen te kiezen. In de praktijk wordt de tussenafstand soms teruggebracht tot 5 cm of minder. De kabel is dan ongeveer twee keer zo lang als de leiding zelf.

De spiraalmontage heeft meer voordelen: in complexe situaties en bij extreme temperaturen krijgt deze de voorkeur.

Op sommige plaatsen is het leggen van de kabel moeilijk. De oplossing is dan een spiraalvormige montage, maar volgens een andere techniek. De ader wordt eerst met een reserve opgewonden en daarna aangedraaid met verandering van de richting van de lussen.

Belangrijke nuances bij de installatie

Een succesvolle installatie omvat verschillende onderdelen. De eerste viool wordt gespeeld door het stappenplan. De leiding moet eerst worden getest en geverfd, en voor de installatie moet een geschikte dag worden gekozen zonder neerslag. Bovendien is het leggen van sommige kabels maar aan één kant mogelijk. Als u dit ene detail over het hoofd ziet, moet u het hele werk opnieuw beginnen.

Praktische punten met betrekking tot het gebruik van verwarmingskabels:

• Hoe lager de draad zich bevindt, hoe beter de warmte-uitwisselingsprocessen verlopen;
• De lijmlaag versnelt de verwarming;
• Dunne metalen buizen moeten extra worden geïsoleerd met folie of tape, net als kunststof buizen.

Haast u niet met het bevestigen aan kleppen en schroefdraadonderdelen. De draad moet zodanig worden gelegd dat u later de onderdelen van de buis kunt onderhouden, repareren en vervangen zonder de verwarmingssysteem te demonteren.

De kabel moet bij de verbinding in een lusvorm worden gebracht en vervolgens worden opgerold tot een lichte spanning en vastgezet met tape.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Overzicht van zelfregelende verwarmingskabel, inclusief werkingsprincipe, toepassingsmogelijkheden en tests:

Een duidelijk voorbeeld van een longitudinale installatie op een dunne buis, ook met een leg bij de ventiel:

Er zijn twee soorten kabels voor installatie op een gasleiding: zelfregelend en resistief. U hoeft zich niet druk te maken over de keuze, want de eerste optie is duidelijk beter qua totale eigenschappen. Het verwarmingssysteem wordt geïnstalleerd in lengterichting, spiraalvormig of in een golvende lijn.

Daarvoor worden de lengte en het vermogen van de verwarmer geselecteerd, worden berekeningen gemaakt met een groot aantal fysische parameters. U moet immers begrijpen wat er gebeurt bij het verwarmen van een gasleiding met specifieke soorten verwarmingskabel, en waar u van moet afzien. Na installatie zullen ongemakken en problemen met de gasvoorziening tot het verleden behoren.

Heeft u nog vragen of kunt u ons materiaal aanvullen met waardevolle informatie? Laat dan uw opmerkingen achter – het contactblok bevindt zich hieronder.