Расчёт прогрева бетона проводом ПНСВ: порядок
Калькулятор идёт по порядку из Руководства по прогреву бетона в монолитных конструкциях (НИИЖБ, 2005, § 5.2 и § 5.7). Сначала мощность на захватку, потом метры ПНСВ, потом нарезка под ступень трансформатора.
- Мощность берём из прил. 1, табл. 1.1 Руководства по модулю поверхности, морозу и температуре прогрева. Модуль поверхности Мп показывает, сколько квадратных метров остывающей поверхности приходится на кубометр. У плиты и стены он примерно равен 2 / толщину в метрах: плита 20 см даёт Мп 10.
- Длина секции: l = U / √(r × p), где U напряжение ступени, r сопротивление метра холодной жилы, p нагрузка на старте.
- Метры ПНСВ: мощность делим на нагрузку в работе, когда жила уже горячая. Число отрезков округляем вверх и делаем кратным трём, чтобы фазы грузились поровну (§ 5.2).
- Шаг укладки по формуле (1) Руководства: b = 1 / (Pуд / p + 1). Pуд берём от мощности всех нарезанных секций на квадратный метр раскладки.
Табл. 1.1 дана для опалубки с коэффициентом теплопередачи 3,6 Вт/(м²·°С) и для предварительных расчётов. Окончательную мощность считает теплотехник в ППР.
Характеристики ПНСВ 1,2 и расчёт длины провода (кабеля) на секцию
ПНСВ: нагревательный провод для прогрева бетона зимой. Жила стальная оцинкованная, изоляция по техописанию из ПВХ-пластиката или полиэтилена. У жилы 1,2 мм по паспорту 0,12 Ом/м при 20 °С. Рабочий диапазон провода до +50 °С, предельно допустимая температура +80 °С.
Отрезки калькулятор режет по холодному сопротивлению, как велит § 5.1 Руководства: сначала замер, потом нарезка. В бетоне сталь греется, сопротивление растёт, и метр отдаёт меньше тепла. Сильнее расчётной нагрузки отрезок не возьмёт, поэтому по табл. 5.1 он не перегреется.
Насколько упадёт тепло, паспорт не говорит. Номограмма рис. 5.1 Руководства для стальной оцинкованной жилы 1,2 мм даёт в работе около 0,21 Ом/м. Это в 1,75 раза больше холодных 0,12, так что при 20 Вт/м на старте в работе останется 11,4 Вт/м. Секций калькулятор берёт столько, чтобы мощности хватило и в этом случае. Резать отрезки под 0,21 нельзя: холодная жила 0,12 возьмёт в 1,75 раза больше нагрузки.
| Ступень | 15 Вт/м | 20 Вт/м | 25 Вт/м | 30 Вт/м |
|---|---|---|---|---|
| 49 В | 36,5 | 31,6 | 28,3 | 25,8 |
| 60 В | 44,7 | 38,7 | 34,6 | 31,6 |
| 70 В | 52,2 | 45,2 | 40,4 | 36,9 |
| 85 В | 63,4 | 54,9 | 49,1 | 44,8 |
| 103 В | 76,8 | 66,5 | 59,5 | 54,3 |
| 121 В | 90,2 | 78,1 | 69,9 | 63,8 |
Ток на старте от напряжения не зависит: при 20 Вт/м около 12,9 А, при 30 Вт/м около 15,8 А. Это наибольший ток, дальше жила греется и он падает. Руководство при нагрузке больше 30 Вт/м велит первые 5–6 часов держать ступень ниже расчётной (§ 5.2), калькулятор об этом пишет.
Перед резкой проверьте бухту (§ 5.1): отрежьте 10 м, замерьте, разделите на 10. Если вышло не 0,12, выберите «Другой провод» и введите своё число. У ПНСВ 1×1,4 и 1×2,0 жила толще и сопротивление своё, его тоже берут из паспорта или замера.
Сколько провода ПНСВ для прогрева бетона на 1 м³
Ниже метры по мощности при прогреве 60 °С, до нарезки, с запасом на нагрев жилы по номограмме. Нагрузка в шапке указана на старте. Покупать придётся немного больше: отрезки равные, и их число кратно трём.
| Конструкция | −10 °С, 15 Вт/м | −10 °С, 20 Вт/м | −20 °С, 15 Вт/м | −20 °С, 20 Вт/м |
|---|---|---|---|---|
| Мп 5, ростверк | 128 | 96 | 152 | 114 |
| Мп 10, плита 20 см | 222 | 166 | 245 | 184 |
| Мп 15, плита 13–15 см | 327 | 245 | 373 | 280 |
| Мп 20, плита 10 см | 432 | 324 | 502 | 376 |
| Что | Норма | Откуда |
|---|---|---|
| Сопротивление жилы ПНСВ 1×1,2, холодной (20 °С), по нему режем | 0,12 Ом/м | ПНСВ, техописание ЭТМ: 0,12 Ом/м при 20 °С |
| ПНСВ 1×1,2 в работе по номограмме, по нему число секций | 0,21 Ом/м | Руководство НИИЖБ 2005, § 5.2, номограмма рис. 5.1 |
| Погонная нагрузка на провод, не больше | 45 Вт/м | Руководство НИИЖБ 2005, § 5.2 |
| Выше этой нагрузки первые 5–6 ч ступень ниже | 30 Вт/м | Руководство НИИЖБ 2005, § 5.2 |
| Предельно допустимая температура ПНСВ | 80 °С | ПНСВ, техописание ЭТМ |
| Перекрытие толще: провод на нижней и верхней сетке | 15 см | Руководство НИИЖБ 2005, § 5.2, с. 109 |
| Крепление провода к арматуре, натяг не больше | 5 кг | Руководство НИИЖБ 2005, § 5.2, с. 109 |
| Ступени понижающего трансформатора, от | 40 В | Руководство НИИЖБ 2005, § 5.1 |
| Ступени понижающего трансформатора, до | 127 В | Руководство НИИЖБ 2005, § 5.1 |
| Шаг проводов в монолите, от | 50 мм | Руководство НИИЖБ 2005, § 5.2 |
| Шаг проводов в монолите, до | 150 мм | Руководство НИИЖБ 2005, § 5.2 |
| Между проводами, не меньше | 15 мм | ПНСВ, техописание ЭТМ |
| Медные отводы (холодные концы), сечение от | 2,5 мм² | Руководство НИИЖБ 2005, § 5.2 |
| Смесь в опалубке, не холоднее | 5 °С | Руководство НИИЖБ 2005, § 5.2 |
| Ток подают после укладки, не позже | 2 ч | Руководство НИИЖБ 2005, § 5.2 |
| Остывание после прогрева, Мп 5–10, не быстрее | 5 °С/ч | Руководство НИИЖБ 2005, § 5.5 |
| Остывание после прогрева, Мп больше 10, не быстрее | 10 °С/ч | Руководство НИИЖБ 2005, § 5.5 |
| Сопротивление контура заземления, не больше | 4 Ом | Руководство НИИЖБ 2005, § 5.6 |
| Группа дежурного электромонтёра, не ниже | 3 | Руководство НИИЖБ 2005, § 5.6 |
| Фаз трансформатора: секций кратно | 3 | Руководство НИИЖБ 2005, § 5.2: равная загрузка фаз |
| Мп 10, воздух +10 °С, прогрев 40 °С | 0,8 кВт/м³ | Руководство НИИЖБ 2005, прил. 1, табл. 1.1 |
| Мп 10, воздух +10 °С, прогрев 60 °С | 1,3 кВт/м³ | Руководство НИИЖБ 2005, прил. 1, табл. 1.1 |
| Мп 10, воздух 0 °С, прогрев 40 °С | 1,1 кВт/м³ | Руководство НИИЖБ 2005, прил. 1, табл. 1.1 |
| Мп 10, воздух 0 °С, прогрев 60 °С | 1,6 кВт/м³ | Руководство НИИЖБ 2005, прил. 1, табл. 1.1 |
| Мп 10, воздух −10 °С, прогрев 40 °С | 1,4 кВт/м³ | Руководство НИИЖБ 2005, прил. 1, табл. 1.1 |
| Мп 10, воздух −10 °С, прогрев 60 °С | 1,9 кВт/м³ | Руководство НИИЖБ 2005, прил. 1, табл. 1.1 |
| Мп 10, воздух −20 °С, прогрев 40 °С | 1,7 кВт/м³ | Руководство НИИЖБ 2005, прил. 1, табл. 1.1 |
| Мп 10, воздух −20 °С, прогрев 60 °С | 2,1 кВт/м³ | Руководство НИИЖБ 2005, прил. 1, табл. 1.1 |
| Мп 10, воздух −30 °С, прогрев 40 °С | 2 кВт/м³ | Руководство НИИЖБ 2005, прил. 1, табл. 1.1 |
| Мп 10, воздух −30 °С, прогрев 60 °С | 2,4 кВт/м³ | Руководство НИИЖБ 2005, прил. 1, табл. 1.1 |
| Провод при нагрузке 10 Вт/м греется до | 50 °С | Руководство НИИЖБ 2005, § 5.2, табл. 5.1 |
| Провод при нагрузке 15 Вт/м греется до | 65 °С | Руководство НИИЖБ 2005, § 5.2, табл. 5.1 |
| Провод при нагрузке 20 Вт/м греется до | 75 °С | Руководство НИИЖБ 2005, § 5.2, табл. 5.1 |
| Провод при нагрузке 25 Вт/м греется до | 85 °С | Руководство НИИЖБ 2005, § 5.2, табл. 5.1 |
| Провод при нагрузке 30 Вт/м греется до | 92 °С | Руководство НИИЖБ 2005, § 5.2, табл. 5.1 |
| Провод при нагрузке 35 Вт/м греется до | 98 °С | Руководство НИИЖБ 2005, § 5.2, табл. 5.1 |
| Провод при нагрузке 40 Вт/м греется до | 103 °С | Руководство НИИЖБ 2005, § 5.2, табл. 5.1 |
| Провод при нагрузке 50 Вт/м греется до | 112 °С | Руководство НИИЖБ 2005, § 5.2, табл. 5.1 |
Пример расчёта
Плита перекрытия 20 см, захватка 10 м³ (50 м²), мороз −10 °С, прогрев 60 °С. По табл. 1.1 нужно 1,9 кВт/м³, на захватку 19 кВт. Плита толще 15 см, раскладка идёт по двум сеткам (§ 5.2), площадь раскладки 100 м². ПНСВ 1,2 на ступени 60 В при 20 Вт/м: секция 60 / √(0,12 × 20) = 38,7 м, на старте ток 12,9 А и 0,77 кВт. В работе по номограмме 20 / 1,75 = 11,4 Вт/м, по мощности 19 000 / 11,4 = 1663 м, это 42,9 секции. Округляем до 43, до кратного трём 45: по 15 на фазу. Покупать 1743 м, то есть 174 м на куб. Трансформатор по нагрузке на старте не меньше 34,9 кВт, в работе секции дадут не меньше 19,9 кВт. Шаг 1 / (349 / 20 + 1) = 54 мм.
На маленькой захватке картина другая. Возьмём 0,3 м³ на 3 м²: нужно 0,57 кВт, но меньше трёх отрезков не бывает, и на старте они дают 2,3 кВт. 116 м ПНСВ ложатся с шагом 25 мм, гуще 50 мм по § 5.2, а это перегрев. Снижать нагрузку тут бесполезно: по формуле (1) шаг от этого только уменьшится. Ступень ниже помогает, но мало: при 40 В шаг 37 мм. Значит, захватка мала для трёх секций. Возьмите её вместе с соседними: на 2 м³ и 20 м² раскладки девять секций ложатся с шагом 54 мм.
Расчёт мощности трансформатора для прогрева бетона
Трансформатор подбирают по сумме мощностей всех секций на старте, пока жила холодная: тогда нагрузка наибольшая. Открытые нагреватели подключают только через понижающий трансформатор со ступенями от 40 до 127 В (§ 5.1). Руководство называет масляные ТМОА-50, подстанции КТП-63-ОБ и КТПО 80-86/УТ. Если на объекте стоит ТСДЗ-63, ТСЗП-80 или другой аппарат, ступени и мощность смотрят по его паспорту. Прогрев без трансформатора от сети 220 или 380 В калькулятор не считает.
Нагрузка задаёт, как греется жила в бетоне (табл. 5.1): 20 Вт/м дают 75 °С, 30 Вт/м 92 °С, 40 Вт/м 103 °С. Паспорт ПНСВ допускает не выше +80 °С. Нагрузку выше 45–50 Вт/м Руководство не допускает: возможен местный перегрев бетона.
Технология прогрева: укладка, подключение, режим
Укладка: перекрытие до 15 см: ПНСВ на нижней сетке. Толще: на нижней и верхней (§ 5.2). Шаг в монолите 50–150 мм, в стыках сборного железобетона 30–70 мм. Нити не касаются друг друга, между ними не меньше 15 мм по паспорту. ПНСВ вяжут к арматуре без сильного натяга, с усилием до 3–5 кг. На режущих кромках под него кладут кембрик или пластмассовый фиксатор (§ 5.2).
Схема подключения ПНСВ к трансформатору
Секции режут одной длины и включают параллельно, поровну на три фазы (§ 5.2). Оба конца выводят холодными концами: медным одножильным отводом от 2,5 мм². Соединение с греющей жилой изолируют, оно остаётся в бетоне. Концы и отводы узлом к арматуре не привязывают: возможен местный перегрев и перегорание. До укладки бетона мегомметром проверяют, нет ли замыкания прядей (§ 5.2).
Температурный режим и график прогрева
- Смесь в опалубке не холоднее 5 °С.
- Ток подают по мере укладки, не позже 2 часов после неё, и только на забетонированные участки.
- Если нагрузка больше 30 Вт/м, первые 5–6 часов ступень ниже расчётной.
- Дальше изотермический прогрев до 40 или 60 °С по ППР.
- Остывание медленное: при Мп 5–10 не быстрее 5 °С в час, при Мп больше 10 не быстрее 10 °С в час (§ 5.5).
Безопасность: подключают при отключённом напряжении. Незабетонированный провод под нагрузку не включают. Арматуру и корпуса заземляют, сопротивление контура не больше 4 Ом. Зону ограждают и вешают плакаты, за ней следит дежурный электромонтёр с группой не ниже III (§ 5.6).
Расчёт предварительный и не заменяет ППР и проверку электрика. Ошибка в длине секции перегревает жилу или недогревает бетон.
Если прогрев бетона входит в смету ремонта, компания в RemontCRM расписывает работы в смете по объекту и помещениям, а заказчик фиксирует цену кнопкой до начала работ. Фото каждого рабочего дня и акты видны в кабинете заказчика.