کابل توان ثابت یا خود تنظیم؟ کدامیک بهتر است؟

در واقع پاسخ به این سوال بدون در نظر گرفتن شرایط کامل محیط یا پروژه ای که قصد تریس آن را دارید یک پاسخ گمراه کننده خواهد بود. در واقع هر یک از این نوع کابل ها برای شرایط خاص ممکن است از دیگری بهتر باشد و دقیقا در صورت عوض شدن شرایط ممکن است مورد انتخاب شده کاملا تغییر کند. برای ارائه پاسخی کامل به این پرسش ابتدا می بایست بدانیم تفاوت بین این دو چیست و آیا یکی از دیگری مؤثرتر می باشد یا خیر؟

• کابل حرارتی خود تنظیم دارای یک هسته رسانای ویژه بین دو سیم هادی است. این هسته در شرایط محیطی سرد رساناتر می شود. بنابراین کابل حرارتی توان خود را در هر متر در پاسخ به سرما افزایش می دهد. این ویژگی آن را برای محافظت در برابر یخ زدگی لوله ها در زمستان یا برای دور نگه داشتن ناودان ها از تشکیل یخ ایده آل می کند. این نوع کابل همچنین توان خروجی خود را در شرایط گرم تر کاهش می دهد. اگرچه این کابل “خودتنظیم شونده” نامیده می شود، اما کابل به طور کامل روشن یا خاموش نمی شود. بنابراین، توصیه می شود که از نوعی کنترل کننده یا ترموستات برای این نوع کابل استفاده شود. خودتنظیمی باعث می‌شود تا این کابل درجه بالایی از عملکرد و کارایی موثرتری در مصرف انرژی داشته باشد.
• کابل حرارتی توان ثابت یک کابل حرارتی است که در تمام طول آن در هر متر، وات یکسانی وجود دارد. از آنجایی که این کابل معمولاً تحت تأثیر دمای متغیر محیط یا محتوای لوله قرار نمی گیرد، خروجی حرارتی ثابتی را ارائه می دهد. بنابراین، این نوع کابل های حرارتی برای صاحبان خانه هایی که می خواهند اطمینان حاصل کنند که شرایط محیطی بر خروجی گرمایش آنها تأثیر نمی گذارد، گزینه مناسب تری هستند. این کابل ها معمولاً به یک کنترل کننده یا ترموستات برای کارکرد صحیح سیستم متکی هستند.

کابل حرارتی خود تنظیم معمولاً برای یخ زدایی سقف و ناودان و محافظت در برابر یخ زدگی لوله بهتر است و استفاده از آنها در چنین موقعیت هایی کارآمد تر است زیرا توانایی گرم شدن آنها در هنگام کاهش دما در بیرون وجود دارد. در حالی که کابل حرارتی با توان ثابت برای ذوب برف و گرمایش از کف بهتر است. سیستم های ذوب برف که اغلب در راهروها، گذرگاه ها و پاسیوهای استفاده می شود دارای توان ثابت هستند. مشابه گرمایش از کف، ذوب برف نیز به ترموستات متکی است و می توان از یک سنسور برای روشن و خاموش کردن سیستم بسته به عوامل محیطی مانند وجود رطوبت در بیرون یا دما زیر یک نقطه خاص استفاده کرد. دلیل ترجیح در استفاده از این نوع کابل ها در چنین موقعیت هایی توانایی آنها در ذوب مداوم برف و یخ در زیر آسفالت، بتن، سنگفرش ها و ملات ها می باشد. گرمایش از کف نیز از کابل‌های توان ثابت بهره می‌برد تا بتواند گرمای خروجی را با دقت بیشتری توسط ترموستات ها کنترل کند. دلیل این امر این است که کنترل دقیق گرما در یک اتاق با کابلی که به طور مداوم همان خروجی گرما را تولید می کند بسیار آسان تر است. بنابراین ترموستات، می‌تواند از دمای محیط اتاق یا دمای کف (از طریق سنسور کف) برای روشن و خاموش کردن متناوب سیستم گرمایش برای رسیدن به نتایج مطلوب استفاده کند.

نکته دیگری که می بایست به آن توجه شود متراژ استفاده از کابل است. کابل حرارتی توان ثابت اگر بیش از اندازه کوتاه بریده شود شما را با مشکل مواجه می سازد (به استثنای کابل توان ثابت پارالل) اما کابل خود تنظیم این محدودیت را ندارد و می توان آن را در مکان های دلخواه برش داد و به یکدیگر متصل نمود. البته در مقیاس های بزرگ و صنعتی دلایل دیگری مبنی بر ترجیح استفاده و انتخاب نوع مناسب کابل علاوه بر موارد ذکر شده وجود دارد که می بایست با بررسی تمام آن موارد به انتخاب نوع مناسب کابل اقدام کرد. تمامی این موارد به طور مبسوط در مقالات بعد مرور می گردد.

چرا با ابداع کابل های خود تنظیم هنوز به ترموستات ها نیاز می باشد؟

به نظر می رسد که کلمه “خود تنظیم” این مفهوم را به ذهن می رساند که کابل به دمای مشخص و تنظیم شده ای می رسد و تا زمانی که روشن است در آن دما باقی می ماند بنابراین نیازی به استفاده از ترموستات یا سایر وسایل کنترل کننده دما وجود ندارد. متاسفانه، واقعیت کابل خود تنظیم پیچیده تر از این است. مواردی وجود دارد که نیازی به کنترل کننده دما یا ترموستات نمی باشد، اما در بیشتر مواقع، برای جلوگیری از هدر رفتن برق و پول و جلوگیری از حوادث ناگوار، مهم است که یک کنترل کننده دما را در سیستم هیت تریس خود قرار دهید. اولین چیزی که باید بدانید این است که کلمه “خود تنظیم” که سال ها پیش توسط خالق اصلی محصول بر روی آن گذاشته شد در واقع یک اصطلاح جامع نباشد. شاید استفاده از واژه “خود محدود کننده” مناسب تر باشد. مزیت اصلی این کابل ها نسبت به کابل حرارتی توان ثابت این نیست که دمای کاری خاصی را حفظ می کند، بلکه نمی توانند آنقدر داغ شوند که بیش از حد گرم شده و به خود آسیب برسانند. به عبارت دیگر، کابل به گونه ای ساخته شده است که با گرمتر شدن، اجازه می دهد تا جریان الکتریسیته به تدریج کمتر شود، تا زمانی که در نقطه ای و در جایی زیر دمایی که باعث آسیب به کابل می شود جریان برق به طور کامل متوقف شود و گرم شدن کابل نیز پایان یابد. بنابراین همان طور که می بینید این کابل ها قادر به تضمین رسیدن به نقطه دمایی مطلوب و خاص نمی باشند و این یکی از مهمترین دلایلی است که جایگاه ترموستات ها و یا کنترل کنندگان دما همچنان محفوظ نگاه داشته است. اما این مورد تنها دلیل نمی باشد و دلایل دیگری نیز وجود دارد که در ادامه به آن می پردازیم:

 ذخیره انرژی 

 مهمترین دلیل انرژی است. فرض کنید از کابل خود تنظیم برای جلوگیری از یخ زدن لوله آب استفاده می کنید. کابل به درستی نصب می شود و مطمئناً آب را از یخ زدگی محافظت می کند اما این امر در اینجا متوقف نمی شود. گرما را به لوله و آب پمپاژ می کند. در همین حال، بیشتر آن گرما به دلیل اختلاف دمای شدید بین لوله و هوای بیرون (مگر اینکه عایق بسیار ضخیم داشته باشید)، و همچنین آبی که از طریق لوله جریان می‌یابد، مستقیماً از سیستم خارج می‌شود. و بنابراین کابل به دمای خاموشی خود نمی رسد. در واقع، احتمالاً در دمای نسبتاً خنک باقی می‌ماند و این نقطه درست جایی است که کابل بالاترین مصرف انرژی را دارد. وضعیت حتی اگر کابل در یک ناودان یا روی سقف باشد می تواند بدتر باشد. چرا که حتی در تابستان نیز قسمتهایی از این کابل روشن بوده و برق مصرف می کند. بنابراین شما نیاز دارید تا جریان برق آن را بصورت دستی قطع نمایید. جای تعجب نخواهد بود که بدانید کابل های خود تنظیم به ندرت به مرحله خاموشی مطلق می رسند و در بسیاری از مواقع مقداری از کابل روشن می باشد و برق مصرف می کند.

 فراموشی 

  فراموشی دلیل دیگر فراموشی انسان است. وقتی هوا گرم می‌شود، کابل‌های حرارتی را معمولاً خاموش یا قطع کرده اید، تا در مصرف انرژی صرفه‌جویی کنید. همه ما دوست داریم فکر کنیم وقتی هوا دوباره سرد می شود یادمان می آید کابل را دوباره وصل کنیم، اما تجربه به ما آموخته است که انسان احتمالاً کم‌اعتمادترین مکانیسم سوئیچینگ موجود است. حتی ممکن است برای یک ویلا یا منطقه ییلاقی مورد استفاده با یک سرمای ناگهانی مواجه شوید که فرصت دوباره راه اندازی آن را به دلیل بعد مسافت نداشته باشید. فقط یک بار فراموش کردن کافی است تا به لوله های یخ زده یا سدهای یخی برسید، در این مرحله معمولاً از نقطه ای که کابل حرارتی می تواند به شما کمک کند عبور کرده اید و می بایست به دنبال تعمیر و جایگزینی لوله ها و تجهیزات جدید باشید.

دقت

کابل های خود تنظیم:

ماجرای کابل خود تنظیم از سال 1971 شروع شد، زمانی که Raychem Corporation  که در حال حاضر بخشی از nVent می باشد اولین کابل گرمایش خود تنظیم جهان را ثبت و راه اندازی کرد. خود تنظیمی در این کابل ها به هیچ وجه به این معنا نمی باشد که آنان به صورت اتوماتیک دمای مورد نظر و دلخواهی را که مطلوب است به شما می دهند بلکه به این معناست که آنها بیش از حد ممکن گرم نمی شوند تا خود را بسوزانند. و همچنین در صورت هم پوشانی، توانایی آنها در واکنش به دمای محیط تضمین می کند که بیش از حد گرم نشده و نسوزند. برای درک بهتر عملکرد این نوع کابل ها می بایست مکانیزم کار و شیوه گرمایش در آنها مرور شود.

کابل حرارتی خود تنظیم دارای چهار یا پنج لایه است که از مواد مختلف ساخته شده است. روکش بیرونی که البته ممکن است در همه کابل‌ها وجود نداشته باشد برای محافظت از کابل در برابر رطوبت و آسیب مکانیکی عمل می‌کند و روکش فلزی کابل هم که مربوط به اتصال زمین یا ارت آن می باشد. عایق پلاستیکی داخلی در واقع لایه اصلی عایق الکتریکی بین هسته گرم کننده با جریان برق و بیرون است و سیم های هادی وسیله اتصال هسته گرم کننده به منبع برق هستند. هسته رسانا جایی است که عمل واقعی خود تنظیم شدن کابل در آن رخ می دهد. این هسته از یک پلاستیک مخصوص ساخته شده است که در دمای پایین رسانای الکتریکی و در دمای بالا عایق است. در حقیقت گرمای تولید شده در کابل از مقاومت پلاستیک آن ناشی می شود.  الکتریسیته از طریق پلاستیک مقاوم به جریان عبور می کند، مقداری از آن توسط پلاستیک جذب شده و به گرما تبدیل می شود، تقریباً به همان روشی که الکتریسیته توسط سیم پیچ تنگستن در لامپ های رشته ای جذب می شود. اما هسته رسانا چطور با کاهش یا افزایش دما جریان الکتریسیته را کم و زیاد می کند؟

این یک ترفند بسیار هوشمندانه مهندسی برق و مواد است. این فناوری در سطح میکروسکوپی انجام می شود. هسته رسانا از یک پلیمر کربنی تشکیل شده است که به تغییرات دما واکنش نشان می دهد. با کاهش دمای محیط، هسته رسانا به صورت میکروسکوپی منقبض می شود و رسانایی و خروجی حرارت آن افزایش می یابد. با افزایش دمای محیط، هسته رسانا به صورت میکروسکوپی منبسط می شود و رسانایی و خروجی حرارت آن کاهش می یابد. توجه داشته باشید که سیم های هادی مثبت و منفی در هیچ نقطه ای با یکدیگر تماس ندارند. این بدان معناست که تمام الکتریسیته برای تکمیل مدار از طریق خود هسته رسانا جریان دارد. در درون این هسته، میلیون‌ها مسیر الکتریکی میکروسکوپی از یک سیم هادی به سیم دیگر جریان دارد و هر یک از این مدارها مقدار کمی مقاومت دارند و آن را به گرما تبدیل می‌کنند. هسته گرمتر می شود و شروع به گرم کردن بار کاری شما می کند. همانند اکثر مواد، هسته از نظر فیزیکی در گرما منبسط می شود و شکاف‌هایی را در خود رسانا باز می‌کند و این شکاف‌ها برخی از مسیرهای الکتریکی کوچک را از هم می‌شکند. هرچه هسته گرمتر شود، بیشتر منبسط می شود و شکاف های بیشتری در آن باز می شود و در نتیجه مدارهای کمتری تکمیل می شوند. در نهایت، در برخی از دماها، هسته آنقدر پر از شکاف است که جریانی از آن عبور نمی‌کند و کابل تولید گرما را متوقف می کند.

در نهایت این ویژگی در کابل های خود تنظیم باعث افزایش ایمنی، طول عمر و سهولت در نصب آنها گردیده است. ماهیت خودتنظیمی این کابل ها آنها را به گزینه ای کم مصرف، مطلوب و ایده آل جهت مصارف خانگی تبدیل کرده است زیرا در صورت نیاز به حرارت کمتر، مصرف برق کاهش می یابد.

 کابل های توان ثابت:

کابل‌های توان ثابت، کابل‌های گرمایشی هستند که مقدار گرمای یکسانی را در طول کابل تولید می‌کنند. در نتیجه، توان خروجی کابل ثابت باقی می ماند و گرمای توزیع شده یکنواخت در تمام طول کابل ایجاد می شود. این نوع کابل ها گرمایی دقیق و ثابت را بدون توجه به دمای محیط و سطح ارائه می دهند. کابل توان ثابت از یک سیم مقاومت ثابت استفاده می کند که دور دو سیم گذرگاه هادی اصلی پیچیده شده است. در فواصل زمانی مشخص، عایق از سیم های باس برداشته می شود و نقاط ماژول تماس را تشکیل می دهند.

 کابل حرارتی توان ثابت بیشتر برای گرمایش فرآیند و کنترل جریان سرعت مواد سنگین مانند قیر، موم، عسل و سایر مواد با ویسکوزیته بالا استفاده می شود. می توان از کابل توان ثابت برای حفاظت در برابر یخ زدگی استفاده کرد، اما این امر در کارخانه های تجاری و پروژه های در مقیاس بزرگ رایج تر است. در استفاده های خانگی از این نوع کابل می توان به گرمایش از کف، ضدیخ زدگی رمپ و پیاده روها اشاره کرد. این کابل می تواند برای صاحبان خانه هایی که می خواهند گرمای ثابت را در سراسر خانه خود حفظ کنند مفید باشد. از آنجایی که دما معمولاً با استفاده از ترموستات یا سیستم کنترل تنظیم می‌شود، آنها کنترل عملی بیشتری بر تجربه گرمایش خود خواهند داشت.

البته کابل های گرمایش با توان ثابت بدون عیب هم نیستند. بر خلاف کابل های خود تنظیم، نیاز به یک کنترل کننده دما یا ترموستات دارند همچنین در صورت تماس فیزیکی سطوح کابل در حین استفاده و در محل نصب این موضوع می تواند به عامل سوختگی این نوع از کابل ها منجر شود.

این کابل ها نیاز به یک کنترل کننده دما یا یک ترموستات دارند، در غیر این صورت به دلیل توانایی گرمایش بالا خود را می سوزانند. البته این عیب در برخی از آنان که به کابلهای خود محدود کننده معروف می باشند از طریق محدود شدن توان گرمایش بر طرف گردیده است اما در هر صورت همانند سایر کابل های توان ثابت در اثر تماس با یکدیگر در محل نصب خواهند سوخت. برخی از کابل های حرارتی با توان ثابت را می توان در محیط های بسیار خورنده و تا حداکثر درجه حرارت 900 درجه سانتیگراد نیز استفاده کرد. به این کابل ها کابلهای عایقی معدنی یا   MIهم گفته می شود. این کابل ها یک کابل گرمایش ایده آل برای کاربردهای طولانی مدت نیز می باشند.

تقسیم بندی کابل های حرارتی:

یک سیستم هیت تریس مجموعه ای از کابل های حرارتی و تجهیزات کمکی و کنترل می باشد که بر روی لوله ها، مخازن  و سایر محل های مورد نیاز نصب میگردد. این کابل ها از یک عنصر مقاومتی تشکیل شده که با عبور برق از آن گرم می شوند. شما می توانید با انتخاب نوع مناسب کابل میزان تولید گرما را از طریق تغییر وات و جنس متریال برای انطباق با نیازهای خاص کنترل کنید. کابل های حرارتی به عنوان رکن اصلی یک سیستم هیت تریس به گروه های زیر تقسیم می شوند:

کابل های توان ثابت

a   کابل های توان ثابت معمولی

b   کابل های توان ثابت خو محدود کننده

c   کابلهای MI یا عایق معدنی

کابل های خود تنظیم

a    کابل های خود تنظیم با دمای پایین

b    کابل های خود تنظیم با دمای توسط

c    کابلهای خود تنظیم با دمای بالا

سیستم هیت تریس چیست؟

همانگونه که می دانید مایعات دارای ویژگی منحصر به فردی هستند که به آنها اجازه می دهد در دماهای پایین تر غلیظ و جامد شوند. این خصوصیت، برای صنایع فرآیندی که مایعات را مدیریت می کنند یک مشکل بسیار بزرگ است. در شرایط آب و هوایی سرد، مایعات به احتمال زیاد منجمد می شوند و جریان را در لوله ها مسدود یا محدود می کنند. گاهی نیز حفظ دمای مایع و انتقال آن به مرحله بعد جزء لاینفک طراحی فرایند در آن صنعت می باشد. بنابراین بسیار مهم است که سیستمی در محل وجود داشته باشد که مایعات را در لوله ها در دمای مطلوب حفظ کند. از طرفی عایق بندی لوله ها تنها می تواند سرعت هدر رفت گرما را کاهش دهد و نمی تواند دمای مایع را در حد مطلوب و مورد نیاز نگاه دارد. بنابراین وجود یک سیستم برای حفظ و کنترل مطلوب دمای مایعات درون لوله ها و مخازن ضرورتی اجتناب ناپذیر می باشد. سیستم هیت تریس اساساً این کار را انجام می دهد و یکی از مطمئن ترین راه ها برای کنترل دما در لوله های فرآیند است.

در واقع سیستم هیت تریس روشی برای اعمال گرما به یک جسم یا یک محصول (مایع، پودر یا گاز) موجود در یک سیستم (لوله، ظرف یا تجهیزات) برای ذخیره سازی یا حمل و نقل می باشد. این سیستم برای جبران اتلاف حرارت، حفظ دمای فرآیند و همچنین محافظت از لوله ها در برابر یخ زدگی استفاده می شود. زمانی که دمای لوله یا ظرف از دمای محیط بیشتر شود، اتلاف حرارت رخ می دهد. هیت تریسینگ از الکتریسیته و عایق برای حفظ یا افزایش دمای لوله‌ها یا سایر مخازن استفاده می‌کند و هر گونه گرمای از دست رفته به دمای بیرون را جایگزین می‌کند و در نتیجه راه‌حل مؤثر و جامعی برای جلوگیری از اتلاف گرما ارائه می‌کند. خوشبختانه امروز این راه حل جامع و تکنولوژی پیشرفته تنها محدود به صنایع باقی نمانده است و در بخش خانگی و طراحی منازل از این سیستم مدرن به منظور جلوگیری از یخ زدگی لوله های آب، رمپ پارکینگ ها، پله ها، پیاده روها و همچنین گرمایش از کف منازل و اتاقهای خواب و حمام نیز استفاده می شود.

https://www.aparat.com/dashboard/videostat/r9USa