КДБС и КОБ для прогрева бетона — монтаж, подключение и управление

Готовые нагревательные секции КДБС и КОБ применяются для электрического прогрева монолитного бетона в холодное время года. Нагревательная часть устанавливается на арматурном каркасе до бетонирования, после чего оказывается непосредственно внутри конструкции и передаёт тепло окружающему бетону.

В этой статье разберём именно практическую сторону системы: как расположить нагревательные секции на арматуре, что проверить перед заливкой, как организовать электрические группы, установить температурные датчики и собрать автоматическое управление прогревом.

Если задача состоит в выборе между традиционным проводом ПНСВ и готовыми нагревательными секциями, а также в предварительном расчёте количества кабеля, отдельно смотрите материал «Прогрев бетона греющим кабелем ПНСВ и КДБС».

Как устроена нагревательная секция КДБС или КОБ

КДБС и КОБ относятся к готовым резистивным нагревательным секциям. Конкретная конструкция зависит от производителя и модели, однако принцип одинаков: на объект поступает готовое изделие с определённой длиной, электрическим сопротивлением и мощностью.

Типовая секция включает:

• непрерывный нагревательный кабель;
• заводскую соединительную муфту;
• холодный установочный провод;
• герметичное концевое окончание;
• маркировку секции.

Нагревательный кабель представляет собой одну непрерывную линию без ответвлений. При монтаже его раскладывают змейкой по арматурному каркасу. Нельзя изображать или воспринимать такую систему как сетку из пересекающихся нагревательных проводов.

Нагревательная часть после бетонирования остаётся внутри конструкции. Установочный провод выводится из зоны прогрева и используется для электрического подключения.

Что нужно определить до начала монтажа

Монтаж секций начинается не с крепления кабеля к арматуре, а со схемы раскладки. К этому моменту уже должны быть определены требуемая установленная мощность и набор заводских секций.

Перед монтажом необходимо знать:

• геометрию прогреваемой конструкции;
• расположение арматурного каркаса;
• количество и длину нагревательных секций;
• расчётный шаг раскладки;
• места вывода установочных проводов;
• расположение температурных датчиков;
• разделение секций на электрические группы;
• расположение щита управления;
• схему электропитания объекта.

Как укладывать КДБС и КОБ на арматуру

Нагревательную секцию раскладывают по арматурному каркасу до заливки бетонной смеси. Для большинства плоских конструкций используется схема «змейка»: кабель проходит последовательными параллельными участками с разворотами на краях зоны.

Это всегда одна непрерывная линия:

начало секции → первая нитка → разворот → вторая нитка → разворот → следующая нитка → конец секции.

При монтаже необходимо:

• соблюдать рассчитанное расстояние между соседними нитками;
• не допускать пересечения кабеля;
• не допускать соприкосновения соседних нагревательных участков;
• не собирать избыточную длину кольцами;
• соблюдать допустимый радиус изгиба конкретной секции;
• не натягивать кабель;
• защищать оболочку и заводские муфты от механических повреждений;
• надёжно фиксировать секцию к арматуре без пережатия оболочки.

Точные ограничения по минимальному расстоянию между нитками, радиусу изгиба и температуре монтажа необходимо брать из технической документации конкретной модели КДБС или КОБ.

Почему нельзя просто уменьшать шаг укладки

Уменьшение расстояния между соседними участками кабеля увеличивает установленную мощность на единицу площади. Но это не означает, что чем плотнее уложен кабель, тем лучше будет работать система.

Чрезмерная концентрация нагревательного кабеля способна создать участки с повышенной плотностью тепловыделения. Особенно нежелательны пересечения, соприкосновения, кольца и скопление лишней длины в небольшой зоне.

Если край или угол конструкции имеет повышенные теплопотери, технологически правильнее рассматривать тепловой режим всей конструкции и возможность дополнительного утепления, а не просто максимально уменьшать шаг кабеля.

Где размещать соединительные муфты и холодные концы

При раскладке необходимо заранее определить положение перехода от нагревательной части к установочному проводу.

Нагревательная часть размещается в бетоне в соответствии с требованиями производителя. Установочный провод предназначен для вывода к месту электрического подключения.

Соединительную муфту нельзя оставлять в случайном положении или подвергать механической нагрузке. Её размещение выполняют в соответствии с паспортом конкретной секции.

Проверка КДБС и КОБ перед бетонированием

Одна из наиболее важных операций — электрическая проверка нагревательных секций. После заливки бетона доступ к рабочей части кабеля будет невозможен, поэтому повреждение желательно обнаружить до начала бетонирования.

Для каждой секции проверяют:

• соответствие маркировки схеме;
• целостность нагревательной цепи;
• электрическое сопротивление;
• состояние изоляции;
• целостность наружной оболочки;
• состояние соединительной и концевой муфт.

Измеренное сопротивление сравнивают с допустимым диапазоном, указанным производителем для конкретной секции.

Как не повредить кабель при заливке бетона

После монтажа система оказывается в зоне интенсивных строительных работ. Кабель может быть повреждён не только при его укладке, но и непосредственно во время бетонирования.

Особое внимание требуется при работе с бетонным насосом, арматурой, лопатами и глубинными вибраторами. Рабочая часть вибратора не должна непосредственно воздействовать на нагревательную секцию или заводскую муфту.

Необходимо также следить, чтобы поток бетонной смеси не смещал кабель и не изменял предусмотренный шаг раскладки.

Почему нагревательную часть нельзя включать на воздухе

Рабочая часть секции предназначена для передачи выделяемого тепла окружающему бетону. Если работающий нагревательный участок оставить открытым на воздухе, условия теплоотдачи существенно изменятся.

Поэтому перед подачей напряжения необходимо убедиться, что нагревательная часть размещена в бетонной конструкции в соответствии с требованиями производителя.

Включать секцию, находящуюся в бухте или смотанном состоянии, нельзя.

Как подключаются секции КДБС и КОБ

Готовые секции подбираются по рабочему напряжению, указанному производителем. Для моделей, рассчитанных на питание 220–240 В, понижающий прогревочный трансформатор не требуется.

Но возможность подключения секции к сети 220–240 В не означает, что несколько киловатт нагревательной нагрузки можно подключить к любой существующей линии.

Для каждой группы необходимо определить рабочий ток:

Например, если к одной группе подключены секции суммарной мощностью 3000 Вт, при напряжении 230 В рабочий ток составит приблизительно:

3000 ÷ 230 ≈ 13 А.

После этого проверяются допустимый ток питающей линии, сечение проводников, характеристики коммутационной аппаратуры и аппаратов защиты.

Как разделить нагревательные секции на группы

При значительной установленной мощности систему целесообразно разделять на несколько электрических групп. Это упрощает коммутацию, защиту, диагностику и управление отдельными зонами прогрева.

При распределении учитывают:

• мощность каждой нагревательной секции;
• суммарный ток группы;
• допустимую нагрузку питающей линии;
• номиналы коммутационной аппаратуры;
• геометрическое расположение секций;
• температурные зоны конструкции.

При питании от трёхфазной сети однофазные группы распределяют между фазами таким образом, чтобы максимально уменьшить перекос нагрузки.

Щит управления прогревом бетона

Для системы из нескольких секций используется распределительный или специализированный щит управления. Его конкретная схема определяется электрической мощностью объекта, количеством групп и алгоритмом температурного регулирования.

В состав щита в зависимости от проекта могут входить:

• вводной автоматический выключатель;
• групповые автоматические выключатели;
• предусмотренные схемой устройства дифференциальной защиты;
• силовые контакторы;
• температурный регулятор;
• промежуточные реле;
• клеммные блоки;
• сигнальная аппаратура;
• защита цепей управления.

Точные номиналы аппаратов определяются расчётом. Автоматический выключатель нельзя выбирать только по общей мощности всех нагревателей без проверки питающей линии и параметров конкретной группы.

Зачем нужен контактор

При значительной мощности нагревателей температурный регулятор целесообразно использовать как устройство управления, а силовую нагрузку коммутировать контактором.

Датчик измеряет температуру бетона. Терморегулятор сравнивает её с заданными параметрами и управляет катушкой контактора. Контактор, в свою очередь, включает или отключает силовую цепь нагревательных секций.

Так терморегулятор не обязан непосредственно коммутировать всю мощность системы.

Где устанавливать датчик температуры

Контролировать только температуру наружного воздуха недостаточно: она не показывает фактическую температуру внутри бетонной конструкции.

Температурные датчики размещают в характерных точках прогреваемого бетона. При сложной или крупной конструкции может потребоваться несколько точек контроля:

• в основной массе бетона;
• в потенциально наиболее холодной зоне;
• возле наружных поверхностей;
• при необходимости — в зоне возможной максимальной температуры.

Положение датчика выбирают так, чтобы его показания характеризовали реальный температурный режим конструкции, а не локальный нагрев непосредственно возле кабеля.

Как работает автоматическое управление прогревом

Задача автоматики — не нагреть бетон до максимально возможной температуры, а поддерживать предусмотренный технологией режим.

В упрощённой системе при снижении температуры ниже заданного порога терморегулятор включает контактор. Нагревательные секции получают питание. После достижения верхнего установленного значения регулятор отключает контактор.

Таким образом система работает циклически, поддерживая температуру в установленном диапазоне.

Конкретные температурные значения и продолжительность прогрева должны определяться технологией зимнего бетонирования для конкретной конструкции. Универсального значения температуры или количества часов для всех объектов нет.

Теплоизоляция после бетонирования

Электрический прогрев необходимо рассматривать совместно с ограничением теплопотерь. Открытые поверхности конструкции после бетонирования утепляют в соответствии с принятой технологией производства работ.

Особого внимания требуют торцы, углы и края: по сравнению с центральной частью массивной конструкции они обычно имеют более интенсивный теплообмен с окружающей средой.

Правильное утепление позволяет не расходовать установленную электрическую мощность на избыточный обогрев окружающего воздуха.

Порядок запуска системы после бетонирования

Перед первым включением целесообразно выполнить последовательную проверку:

1. убедиться, что нагревательные части секций находятся внутри бетонной конструкции;
2. проверить состояние наружных установочных проводов;
3. повторно измерить электрические параметры секций;
4. проверить правильность подключения групп;
5. проверить защитную и коммутационную аппаратуру;
6. проверить работу температурных датчиков;
7. проверить управление контакторами;
8. после этого выполнить подачу питания в соответствии с принятой технологической схемой.

Что контролировать во время прогрева

Во время работы системы контролируется не только факт включения нагревательных секций. Основной технологический параметр — температура бетона и её изменение во времени.

Необходимо обращать внимание на существенную разницу температур между контролируемыми зонами, состояние электрических групп и корректность работы автоматики.

Если отдельная часть конструкции имеет значительно другие условия теплоотдачи, для неё может потребоваться отдельная зона температурного контроля или отдельная группа нагревателей.

Что происходит с КДБС и КОБ после окончания прогрева

Нагревательные секции, предназначенные для установки непосредственно в бетон, являются несъёмными. После завершения технологического цикла нагревательная часть остаётся внутри монолитной конструкции.

Система обесточивается, а дальнейшие действия с наружными выводами выполняются в соответствии с проектным решением.

При этом отключение нагрева не означает, что конструкцию следует сразу полностью раскрывать на морозе. Охлаждение бетона также должно соответствовать принятому технологическому режиму.

Основные ошибки при монтаже КДБС и КОБ

• пересечение нагревательного кабеля;
• соприкосновение соседних ниток;
• скопление лишней длины кабеля в одной зоне;
• нарушение допустимого радиуса изгиба;
• повреждение оболочки при креплении к арматуре;
• повреждение секции глубинным вибратором;
• включение нагревательной части на воздухе или в бухте;
• отсутствие проверки сопротивления перед заливкой;
• неправильное разделение нагрузки на электрические группы;
• подбор автоматов без расчёта питающей линии;
• отсутствие контроля температуры бетона;
• неравномерное распределение однофазных групп по фазам трёхфазной сети.

КДБС и КОБ как готовая система прогрева

Практическое преимущество готовых нагревательных секций заключается не только в самом кабеле. Систему можно заранее разделить на отдельные секции и электрические группы, определить точки температурного контроля и организовать автоматическое управление.

Последовательность проектирования и монтажа можно представить так:

Готовые секции разных длин и мощностей представлены в разделе греющий кабель для прогрева бетона.

При выборе конкретной секции необходимо сверять её рабочее напряжение, длину, мощность, электрическое сопротивление, допустимый радиус изгиба, требования к раскладке и схему подключения с технической документацией производителя.