Hlavní charakteristikou, která určuje úroveň spotřeby elektrické energie, je výkon topného kabelu na metr. Čím je vyšší, tím jsou náklady výraznější. Existují dva typy tohoto zařízení:
- samoregulační;
- odporový.
Výrobky prvního typu mění své provozní parametry v závislosti na okolní teplotě. Čím je tepleji, tím je úroveň ohřevu nižší a naopak. Odporový vodič spotřebovává elektřinu rovnoměrně, proto musí být pravidelně odpojován od sítě.
Kolik elektřiny spotřebuje topný kabel za hodinu, závisí na jeho umístění. Pokud se instalace provádí uvnitř potrubí, musí drát pokrývat celou délku kanálu. Je důležité zvolit správný výkon, aby nedošlo k poškození stěn. Přirozeně, že u externího vytápění musíte být také při výpočtech co nejopatrnější, zvláště když se zde používají energeticky náročnější zařízení.
Faktory ovlivňující
Výkon drátu se pohybuje od 5 do 150 W/m. Podle provozní teploty se výrobky dělí na vysokoteplotní, středněteplotní a nízkoteplotní. Pro domácí účely se používají pouze modely druhého typu. Maximální teplota topného kabelu je 65 °C, ale obvykle se tomuto ukazateli ani nepřiblíží. Kromě případů, kdy se nebavíme o vodovodu, ale o nějakém jiném objektu. Úroveň spotřeby je určena následujícími faktory:
- průměr trubky a tloušťka vrstvy tepelné izolace;
- teplota vody pohybující se kanálem;
- délka drátu a výkon;
- povětrnostní podmínky (teplota, síla větru atd.);
- umístění drátu.
Výkon a teplota
Výkon samoregulačního topného kabelu používaného pro domovní vodovodní systémy zřídka přesahuje 25 W/m. Pokud jde o vnitřní drát pro potrubí instalované v zemi, obvykle stačí 5 W/m. Pokud je podobná hlavní ohřívána zvenčí, hodnota se zvýší na 10 W/m a dále. Kanály umístěné venku vyžadují výkon od 20 W/m. Bez ohledu na polohu trubky a drátu je nutné použít izolační materiál o tloušťce 3 mm.
Při jaké teplotě byste měli zapnout topný kabel? Odpověď na tuto otázku závisí čistě na vás. Odborníci doporučují začít s topením již při +5°C. Pokud máte samoregulační jednotku, je nejlepší ji zapnout při prvních známkách vážného podzimního nachlazení. U odporových modelů je to méně výhodné, protože neoptimalizují spotřebu energie. V každém případě se vyplatí systém předem aktivovat, aby byl funkční. Teplota, na kterou se samoregulační topný kabel zahřeje, závisí na jeho vlastnostech. Pokud se počasí nezhorší, spotřebuje jen minimum elektřiny. S definitivním příchodem jarního tepla je samozřejmě potřeba odpojit jakýkoli drát.
Příklad výpočtu
Není možné přesně říci, kolik samoregulační topný kabel spotřebuje za měsíc, protože toto číslo přímo závisí na teplotě vzduchu. Přesto si zkusme udělat představu na konkrétním příkladu drátu o jmenovitém odběru 16 W/m. Zařízení se instaluje mimo potrubí o průměru 25 mm a délce 12 m.
Takový topný kabel při teplotě ohřevu 10°C spotřebuje až 192 W (16×12). S ohledem na tepelně izolační vrstvu lze indikátor bezpečně rozdělit na dva. Pro zjednodušení výpočtu se dohodneme, že náš drát vyžaduje 100 W nebo 0,1 kW. Pokud máme nepřerušený topný kabel, spotřeba elektřiny bude 72 kWh za měsíc. Pro Moskvu je jednotný tarif 5,04 rublů. Vynásobíme to 72 kWh a dostaneme 362,88 rublů. za měsíc. Pro obyvatele jiných měst bude podobná služba stát 2-2,5krát levnější.
Přirozeně jde o příklad velmi hrubého výpočtu. Nezapomeňte, že jsme vzali téměř maximální ukazatele. Pokud potrubí dobře izolujete a počasí nevyžaduje vytápění na plný výkon, náklady se výrazně sníží. Když mluvíme o poměrně dlouhém potrubí, zařízení, jako je termostat, významně pomůže ve věci úspor. Pokud se chcete dozvědět více o tom, co je topný kabel, kolik wattů na metr by měl poskytnout pro optimální vytápění konkrétního objektu a další nuance tohoto problému, naše webové stránky v Moskvě vám rádi pomohou.
Zapínací proud topného kabelu
Náběhový (startovací) proud je maximální proud, ke kterému dochází při napájení systému. Tento parametr je třeba vzít v úvahu při návrhu, přesněji řečeno při výpočtu maximální délky kabelových úseků.
Na čem závisí startovací proud?
- Spínací teploty. Čím nižší je okolní teplota, při které se topný systém zapíná, tím vyšší je startovací proud a tím větší je startovací výkon.
- Délky topných kabelů. Čím delší úsek, tím větší CT systému. U odporového kabelu je určena vnitřním odporem Ohm/m topného jádra a je vypočítána a řízena při výrobě sekce v továrně. Samoregulační topný kabel lze zhruba znázornit jako sadu paralelních rezistorů (odporů) připojených k jednomu napájecímu zdroji. S rostoucí délkou vedení bude odpor klesat a odpovídajícím způsobem se zvýší zapínací proud.
Co určuje velikost rozběhového proudu?
Napájení topného kabelu. Čím větší je měrný výkon kabelu (W/m), tím větší je ST.
Konstrukční vlastnosti topného kabelu. Odporový topný kabel má díky své konstrukci malý CT, který je o několik procent vyšší než hodnota provozního proudu.
Samoregulační kabel má poměrně velký CT, který může zvýšit 1.5 – 5krát nebo vícekrát svou provozní hodnotu. Důvodem je použití při návrhu vodivé matrice s PTC koeficientem, která mění svůj elektrický odpor v závislosti na okolní teplotě.
Ve „studeném“ stavu má kabel malý odpor, který také závisí na okolní teplotě. Když je kabel připojen k napájení, začne se zahřívat, jeho odpor se začne zvyšovat a proud v napájecím obvodu klesá. Koeficient startovacího proudu závisí na složení komponent a technologiích použitých při výrobě kabelové matrice.
Každá značka topného kabelu má svou vlastní hodnotu startovacího proudu. Výrobci tuto informaci v technických specifikacích uvádějí jen zřídka. Tento parametr je podmíněná hodnota a za různých podmínek může mít stejný kabel jinou hodnotu CT. Podobně výrobci samoregulačního kabelu nenormalizují jeho odpor Ohm/m.
Výpočet startovacího proudu topného kabelu
Maximální rozběhový proud topné sekce lze zhruba vypočítat na základě celkové délky topného kabelu v systému a jeho měrného výkonu.
Příklad výpočtu maximálního rozběhového proudu topného kabelu
Je zde sekce samoregulačního kabelu o měrném výkonu 30 W/m a délce 50 m. Jmenovitý výkon sekce při teplotě +10°C je Pnom=30W/m*50m=1500W. To je výkon již vyhřívané sekce. Pokud je kabel přiveden do „studeného“ stavu, jeho výkon bude několikanásobně vyšší než jmenovitá hodnota. Pro výpočty bereme počáteční koeficient proudu rovný 2.5-3 pro kabely Samreg a Alphatrace. Koeficient byl stanoven během experimentů s kabely těchto značek a také studiem jejich fyzikálních a elektrických vlastností. U topných kabelů jiných výrobců se tento koeficient může lišit nahoru nebo dolů.
Potom je startovací (startovací) výkon v našem příkladu roven Pstart = 3xPnom = 4500 W, startovací proud Istart = 4500/220 = 20,45 A.
Na základě zjištěné hodnoty CT se volí automatické a diferenciální spínače pro ochranu topné části a také typ a průřez napájecího kabelu. Pro úsek uvedený v příkladu je nutný diferenciální jistič se jmenovitým proudem Inom = 25A s rozdílovým proudem Iout = 30mA.
Způsoby snížení startovacího proudu
Velká hodnota CT je pro napájecí síť nežádoucí, protože je nutné používat stroje s velkým jmenovitým proudem. Navíc se volí napájecí kabel s větším průřezem.
Existuje několik způsobů, jak snížit CT systému:
Sériové připojení
Sériové připojení k napájecí síti topných sekcí, které je zajištěno instalací časového zpožďovacího relé. Toto zařízení je použitelné v systému skládajícím se z několika vedení (topných sekcí). Umožňuje zapnout každou linku v určitém časovém intervalu (obvykle cca 5 minut). Při tomto způsobu připojení se proud v topné části sníží na provozní (nominální hodnotu) 5 minut po připojení napájení. Poté můžete zapnout další řádek. Celkový CT celého topného systému se tedy rovná:
kde Inom1, Inom2. jsou jmenovité proudy topných sekcí 1., 2. atd., resp.
Istart.n – úsek ST, který je do sítě zařazen jako poslední.
Čím více sekcí je podle tohoto schématu zapnuto (tedy čím více spínacích stupňů), tím více bude mít rozběhový proud sklon ke jmenovitému proudu pro daný systém. Pokud jsou tedy podle tohoto schématu zapnuty alespoň 3 skupiny (jedna skupina je zapnuta přímo, 2 další přes časové relé po 5, resp. 10 minutách), za předpokladu, že výkon je rovnoměrně rozdělen mezi skupiny, pak startovací proud lze snížit téměř o 50 %.
