Saattolämmitys

Saattolämmityksellä pyritään korvaamaan putkesta ympäristöön siirtyvä energia. Tällä sivulla on yleisiä ohjeita lämpöhäviöiden laskennasta sekä kaapelin valinnasta ja asennuksesta. Kaikki ohjeet ja kuvat ovat vain suuntaa-antavia ja lopullisessa kaapelin valinnassa on otettava huomioon paikalliset olosuhteet. Tarkat lämpöhäviöt kullekin putkiston osalle on laskettava toimilaitteen mittojen, muodon ja materiaalin perusteella. Autamme asiakkaitamme mielellämme laskennassa tapauskohtaisesti.
 
Lämpökaapelinluovuttaman energian täytyy olla samansuuruinen tai suurempi kuin putkesta ympäristöön siirtyvät lämpöhäviöt. Mitä paremmin putki on eristetty, sitä vähemmän lämmitystehoa tarvitaan. Alla olevassa esimerkissä lasketaan putken lämpöhäviöt ja valitaan sopiva kaapeli niiden mukaisesti. Laskentaesimerkeissä on esimerkkiarvot kirjoitettu kursiivilla.
 
Yksinkertaisin tapa lämpöhäviöiden laskemiseksi on käyttää lämpöhäviötaulukkoa. Tätä varten on tiedettävä seuraavat parametrit:
  • Putken läpimitta (d)    [2" ; 60 mm] 
  • Eristeen materiaali    [mineraalivilla]
  • Eristekerroksen paksuus (e)    [30 mm]
  • Ylläpidettävä lämpötila (Tm)    [45 °C]
  • Ympäristön minimilämpötila (Ta)    [-15 °C]
  • Putken sijainti    [ulkona]

Ensin lasketaan lämpötilaero dT:

     dT = Tm - Ta = 45 °C - (-15 °C) = 60 °C
 
Sen jälkeen etsitään lämpöhäviötaulukosta parametreja vastaava lämpöhäviöarvo Qn: Qn = 22,6 W/m

Seuraavaksi valitaan taulukkosivun alalaidasta korjauskerroin (f) eristeen materiaalin mukaan (mineraalivillan kerroin f = 1,06) ja kerrotaan sillä taulukosta saatu lämpöhäviöarvo: Q = Qn x f = 22,6 W/m x 1,06 = 23,9 W/m

Mikäli putki on sisätilassa, kerrotaan edellä saatu arvo kertoimella 0,9. Jos taas lämmitettävä putki on alttiina tuulelle (esim. meren rannassa tai korkealla), kerrotaan lämpöhäviöt kokemusperäisellä kertoimella, joka voi olla väliltä 1,1 .. 1,5. 

Näin on saatu laskettua lämpöhäviö (Q), joka lämpökaapelin täytyy pystyä kompensoimaan.

Lämpökaapelin valinta

Sopivan kaapelin valintaan vaikuttavat monet parametrit. Usein moni erityyppinen kaapeli täyttää vaatimukset, jolloin valinta voidaan tehdä esim. kaapelin hinnan perusteella.

Lämpötilat

Kullekin kaapelityypille määritellään yleensä kaksi maksimilämpötilaa: jännitteellisenä ja ilman jännitettä. Käytettävän kaapelin maksimilämpötila jännitteellisenä täytyy olla yhtä suuri tai suurempi kuin putkessa ylläpidettävä lämpötila. Jos putkistoa höyrypuhalletaan jännitteen ollessa poiskytkettynä, täytyy kaapelin kestää ainakin 180 °C lämpötila.

Tarvittava lämmitysteho

Lämpökaapelin lämmitysteho metriä kohden ylläpidettävässä lämpötilassa tulee olla vähintään yhtä suuri kuin edellä laskettu lämpöhäviö. Tarvittava teho voidaan saada myös pienempitehoisesta kaapelista siten, että kaapelia kierretään spiraalina putken ympärille. Tällöin laskelmissa täytyy ottaa huomioon kaapelin lisääntynyt pituus. Tarkemmat ohjeet seuraavassa luvussa.

Itserajoittuvien kaapelien kohdalla tulee ottaa huomioon lämmitystehon väheneminen korkeissa lämpötiloissa. Kunkin kaapelin datalehdestä löytyy tehon ja lämpötilan suhdetta kuvaava käyrästö. Muiden kaapelien teho pysyy lämpötilasta riippumatta lähes vakiona. Vakiovastuskaapelien osalta kaapelin vastusarvo ja pituus on valittava siten, että maksimitehoa metriä kohden ei ylitetä.

Putken ja kaapelin pituudet

Itserajoittuvat ja rinnakkaisvastuskaapelit eivät sovi hyvin pitkiin saattoihin, koska niillä on kaapelikohtaiset (katso kaapelin datalehti) maksimipituudet, joita ei saa ylittää. Pitkissä putkistoissa on vakiovastuskaapelin käyttäminen myös halvempaa. Itserajoittuvien kaapelien osalta on otettava huomioon niiden korkea käynnistysvirta, joka vaikuttaa myös sulakkeen valintaan.

Sarjavastuskaapelin valintaa rajoittaa saatavilla olevien vastusarvojen määrä. Kaapelia valittaessa tulee pitää mielessä kaapelikohtainen maksimiteho metriä kohden.

Mikäli lämpöhäviöt eivät ylitä kaapelin suurinta sallittua metritehoa, on tarvittava kaapelipituus sama kuin putken pituus. Jos kaapelia joudutaan kiertämään putken ympärille, lasketaan kierron vaikutus kaapelin pituuteen.

Kaapeli valitaan siten, että sen vastus metriä kohden on pienempi (teho metriä kohden on siis suurempi) kuin laskemalla saatu tulos. Suurempi vastusarvo kannattaa valita silloin, jos se on hyvin lähellä laskettua ihannearvoa. Mikäli tarpeeksi suurta ohmiarvoa ei ole saatavilla, kannattaa harkita kaapelin kiertämistä putken ympärille, jolloin kaapeli pitenee. Tällöin täytyy ottaa huomioon kiertämisen vaikutus lämmitystehoon putkimetriä kohden.

Kaapelin kokonaisteho (Pk) on kaapelin pituus (L; esimerkissä 100 m) kerrottuna halutulla metriteholla: Pk = L x Pm = 100 m x 23,9 W/m = 2390 W

Koko kaapelin yhteenlaskettu vastus saadaan Ohmin laista: Rk = U² / Pk = (230 V)² / 2390 W = 25 ohm

Tästä voidaan laskea kaapelin ihanteellinen vastusarvo metriä kohden: Rm = Rk / L = 25 ohm / 100 m = 0,25 ohm/m

Ympäristön vaikutus (korroosio, räjähdysvaara)

Jos kaapeli joutuu alttiiksi kemikaaleille, suositellaan teflonvaippaisen (PTFE, PFA) kaapelin käyttämistä. Räjähdysalttiissa ympäristöissä kaapelin tulee olla ATEX-hyväksytty. Samoin kaapelin liitokset tulee tehdä ATEX-vaatimusten mukaisesti.

Syöttöjännite ja sulakkeet

Useimmissa datalehdissä annetut arvot ovat 230 V käyttöjännitteelle. Kaikki Mikäli halutaan käyttää muuta (esim. 400 V) jännitettä, on käytettävä sarjavastuskaapelia.

Saattopiirin sulakkeet on valittava siten, että ne kestävät kaapelien aiheuttaman maksimikuorman. Erityisesti itserajoittuvien kaapelien käynnistyslämpötilasta riippuva käynnistysvirta on tällöin otettava huomioon.

Lämpökaapelin asennus

Suora asennus: Lämpökaapelin paras asennuspaikka on putken alareunassa noin 45° pystyhalkaisijasta mitattuna. Jos käytetään kahta rinnakkaista kaapelia, toinen asennetaan vastaavaan paikkaan putken toiselle puolelle. Kaapeli kiinnitetään putkeen esim. lasikuitu- tai alumiiniteipillä tai muilla kiinnikkeillä. Kiinnikkeiden välimatkaksi suositellaan korkeintaan 30 cm. Kaapelin lämmitysteho tulee parhaiten hyödynnettyä, jos se lisäksi peitetään kaapelin suuntaisella alumiiniteipillä koko pituudeltaan.

Putkessa olevien pystysuorien osuuksien kohdalla kaapeli kierretään siten, että se seuraa kaarteessa aina putken ulompaa reunaa, kuten oheinen kuva esittää.

Kierteinen asennus 

Jos yksin kerroin putken suuntaisena asennetun kaapelin teho ei riitä, voidaan kaapelia kiertää spiraalina putken ympärille. Kysy tarkempia tietoja myynnistämme.

Esimerkkejä asennuksesta:

Kannakkeet ja toimilaitteet

Putkessa  olevat toimilaitteet (venttiilit, pumput, mittarit, näytteenottoputket yms.) lisäävät lämpöhäviöitä aiheuttavaa pinta-alaa, minkä takia niiden kohdalla tarvitaan lisää lämmitystehoa. Putken kannakkeet taas johtavat lämpöä pois putkesta. Nämäkin lämpöhäviöt on eliminoitava ylimääräisellä lämpökaapelilla. Kaikkien toimilaitteiden kohdalla on muistettava, että ainoastaan itsesäätyviä kaapeleita voidaan kietoa itsensä ylitse; sarjavastuskaapelit asennetaan aina vain yhteen kerrokseen putken kylkeen. Mikään kohta näistä kaapeleista ei saa koskettaa eikä olla liian lähellä toista lämpökaapelia tai toista kohtaa samasta kaapelista. Putken liitoksia ja haaraumia kohden on myös syytä varata ylimääräistä kaapelia. Kaikkien toimilaitteiden kohdalla on syytä pyrkiä sellaiseen  asennustapaan, että lämpökaapeli ei estä laitteen huoltoa tai vaihtamista. Kaapelin kiertämisen sijasta voidaan esim. käyttää kaapelilenkkiä, joka voidaan laskea alas huollon ajaksi.

Saattolämmityksen ohjaus

Saattolämmitystä ohjataan tarkoitukseen sopivalla termostaatilla.