Samoregulační topné kabely se staly nejrozšířenějším typem topných kabelů pro řešení zimních problémů (ochrana potrubí před zamrznutím, ochrana střech, okapových žlabů a svodů před sněhem nebo tvorbou rampouchů, venkovních ploch před ledem a námrazou).
Popularita el. samoregulačních topných kabelů dosáhla velkého rozsahu díky jejich zvýšené rezistenci proti přehřátí. Pokud se u aplikací používají řídicí prvky, tak je to pouze z hlediska úspory energie, a ne z hlediska zajištění teplotní bezpečnosti. Řídicí prvky nacházejí uplatnění zpravidla u aplikací, kde jsou použity nízkoteplotní topné kabely zabezpečující ochranu proti zamrznutí. V případech, kdy dojde k poruše termostatu, poškození teplotního snímače nebo jiné nepředvídatelné události budou všechny typy topných kabelů neustále ohřívat daný povrch s následnou možnou havárií. U samoregulačních topných kabelů s nulovým výkonem tato situace nenastane, protože výkon topného kabelů se bude při dosažení určité teploty rovnat nule.
Pro instalace, u kterých je požadována vyšší teplotní odolnost, a pro samoregulační topné kabely, které nemají nulový výkon při limitní teplotě, vyvstává nutnost použití řídicích prvků pro omezení maximální trvalé teploty. V těchto případech samoregulační topné kabely ztrácení své výhody v porovnání s klasickými sériovými topnými kabely, nebo kabely s konstantním výkonem. Dokonce jejich instalace může být nevýhodou, pokud vezmeme v úvahu jejich vysoký náběhový proud při studeném startu a nutnost použití jisticích a spínacích prvků s vyšším výkonem.
Donedávna byly samoregulační topné kabely klasifikovány podle maximální teplotní odolnosti ve vypnutém stavu (limit zpravidla okolo 200°C) a maximální teploty v zapnutém stavu (zpravidla okolo 150°C). Jak již bylo uvedeno, tyto typy samoregulačních topných kabelů vyžadují instalaci regulačního zařízení, které zajistí teplotní bezpečnost celé instalace.
Pro ještě větší nepřehlednost udávají někteří dodavatelé samoregulačních topných kabelů maximální teplotní limit kumulativně, což může být chápáno jako cca 41 dnů provozu při maximální teplotě. Pro zákazníka, který klade důraz na dlouhou životnost topného kabelu, nebude tato skutečnost přínosem, spíše opakem.
Nová technologie IT-S (nulového výkonu při limitní teplotě)
Zajištění teplotní bezpečnosti je hlavní překážkou při navrhování elektrických doprovodných ohřevů. Dalším nezanedbatelným aspektem je i optimalizace stálého výkonu.
Definice nulového výkonu.
Základní vlastností je schopnost samoregulace výkonu topného kabelu při nižší, než maximální teplotě, a současně i teplotní odolnosti materiálů topných kabelů bez nutnosti použití řídicích prvků.
K nulovému výkonu při limitní teplotě dochází, pokud je samoregulační topný kabel vystaven enormním podmínkám, např. spirálově navinutý pod silnou tepelnou izolací apod., má povrchovou teplotu, která je stabilizována pod hodnotou omezují pracovní proces a konstrukční odolnost jednotlivých materiálů.
Jinými slovy – samoregulační topné kabely s nulovým výkonem při limitní teplotě se nemohou nikdy přehřát nebo nemůže dojít k jejich zahoření.
Ti, kteří chtějí využívat progresivní metod v oblasti elektrických topných ohřevů, si možná uvědomí, že pět nedávno vyvinutých typů topný kabelů (výrobní řada FailSafe) má podstatnou výhodu v navýšení teplotní odolnosti a tím i bezpečnosti v porovnání s konkurenčními výrobci.
Všechny typy topných kabelů včetně výrobní řady FailSafe (nad 200°C provozní teploty) mají nulový výkon při limitní teplotě.
To znamená, že všechny aspekty týkající se teplotní bezpečnosti a životnosti samoregulačních topných kabelů, by měly hrát důležitou roli při jejich výběru. Samoregulační topné kabely s nulovým výkonem při limitní teplotě se staly nezbytností pro průmyslové aplikace.
Zajištění teplotní bezpečnosti
Zajištění teplotní bezpečnosti je jednou z hlavních překážek, kterou musí projektanti el. doprovodných ohřevů řešit. Ve své podstatě jsou tři možnosti řešení, které jsou i uvedeny v normě IEC60079-30 – standardy pro elektrické průmyslové ohřevy v nebezpečném prostředí. Ty jsou prakticky shodné i v normě IEC 62395 pro bezpečné prostředí v průmyslu a stavebních nebo komerčních aplikací.
V žádném případě nesmí dojít k explozím nebo zahoření v důsledku vysokých teplot na ohřívaném povrchu.
Projektanti mají k dispozici tři možnosti:
- použití topných kabelů s nulovým výkonem při limitní teplotě – nejvyšší bezpečnost
- navrhnout stabilizovaný systém pomocí výpočtu – zpravidla bezpečné
- použití řídich jednotek s teplotními snímači – nejnižší bezpečnost
Použití řídicích jednotek s teplotními snímači
Nejjednodušší volbou je použití teplotního termostatu, který v podstatě zabezpečuje nejméně vhodnou formu bezpečnosti. Problém spočívá ve správném určení polohy teplotního snímače, který by měl být umístěn v nejteplejším místě povrchu, což v případě použití tepelné izolace je velmi obtížné předvídat; dále zpravidla každým potrubím prochází jiné průtočné množství, z čehož vyplývá nutnost teplotního řízení pro každou samostatnou větev. Pokud máme např. 30 samostatných větví, potřebuje 30 termostatů s teplotním snímačem.
V praxi, zpravidla nejen díky ekonomickým tlakům, se toto neprovádí a bezpečnost systému z hlediska teplotní bezpečnosti je diskutabilní. V případě poruchy termostatu, poškození nebo odstranění teplotního snímače neexistuje žádná kontrola a bezpečnost instalace je problematická.
Z hlediska současných technologických novinek je zajištění teplotní bezpečnosti elektrických doprovodných ohřevů tou nejméně vhodnou formou.
Návrh stabilizovaného systému
Výpočet stabilizovaného návrhu je značně komplikovaný (nutnost speciálního výpočtového programu), který mohou provádět pouze kompetentní projektanti.
Použití samoregulačních topných kabelů vyrobených technologií nulového výkonu
U této varianty musí projektant pouze překontrolovat teplotní třídu pro dané prostředí (bezpečné nebo nebezpečné), případně další aspekty limitované výrobním procesem. V těchto případech zůstane systém vždy teplotně bezpečný bez nutnosti instalace řídicích prvků, termostatů apod.
Význam nulového výkonu při limitní teplotě nabývá na důležitosti, a to nejen pro pracovní teploty nad 200°C. Kromě zajištění nejvyšší možné teplotní bezpečnosti nabízí i komerční výhody v podobě nižšího počtu jednotlivých okruhů (rozdílná průtočná množství kapalin v jednotlivých sekcích neovlivňují podstatně celkový návrh). Pokud je dodržena správnost teplotní třídy, nikdy nedojde k havárii v důsledku vysokých teplot vlivem přehřátí topného kabelu.
Shrnutí
Z výše uvedeného vyplývá, že omezení použití středně teplotních samoregulačních topných kabelů (do 200°C), které vyžadují pro zajištění teplotní bezpečnosti řídicí prvky a instalace doprovodných ohřevů zajišťují sporný stupeň bezpečnosti, zvláště pro aplikace v nebezpečném prostředí, nemá své opodstatnění.
Nejen nově vyvinutá řada samoregulačních topných kabelů - řada FailSafe pro teploty až do 300°C, ale i všechny ostatní typy samoregulačních topných kabelů jsou vyrobeny technologií nulového zbytkového výkonu, které nemusí mít žádnou další kontrolu z hlediska teplotní bezpečnosti řízení procesních režimů, ale může být vyžadováno pro dosažení energetických úspor, nebo z jiných požadavků výrobního procesu. I při použití topných kabelů při ochraně, potrubí, zásobníků apod. zabezpečuje technologie nulového výkonu maximální možnou bezpečnost, např. při poruše teplotního snímače, jeho poškození, nebo při selhání spínacích prvků.
Technologie nulového výkonu zabezpečuje nejvyšší stupeň teplotní bezpečnosti a ve své podstatě je v současné době schopna pokrýt prakticky všechny typy požadavků na technologické ohřevy uvnitř výrobních závodů (kratší vzdálenosti).
Nativa spol. s r.o.
28. října č. 2
692 01 Mikulov
tel.: +420 724 592 020
fax: +420 519 513 313
e-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
www.topnekabely.com
