Câble pour le chauffage de conduite de gaz : fonctionnement, sélection selon les paramètres, méthodes d'installation

Pendant la saison froide, des interruptions désagréables se produisent dans le fonctionnement des gazoducs. Elles ne surviennent pas seulement à cause des basses températures. On peut obtenir un problème avec une forte probabilité si l'installation des canalisations était de mauvaise qualité. Alors, le gel avec l'arrêt du mouvement dans la canalisation devient un phénomène courant.

Pour résoudre ce problème, il faudra installer un câble pour le chauffage de la conduite de gaz, et de préférence avant l'arrivée des gelées. Nous allons maintenant vous expliquer comment choisir correctement un câble chauffant et partager les subtilités de son installation.

Structure du câble chauffant

La structure des fils de chauffage comprend jusqu'à 5 éléments — la présence de telle ou telle pièce dépend du type de produit, et il n'en existe que deux, sans compter les types rarement utilisés :

• autorégulant ;
• résistif.

câble autorégulateur a deux conducteurs avec des phases différentes. L'électricité passe par ces conducteurs en cuivre. Ils se trouvent à l'intérieur d'une matrice conductrice qui chauffe le câble et agit comme le cerveau du système.

Chaque élément de cet intérieur fait partie d'un circuit électrique avec un positionnement exactement au milieu entre les conducteurs. C'est la matrice elle-même qui chauffe et régule les conducteurs d'alimentation.

Outre leur propre couche d'isolation thermique, les fils sont utilisés avec une isolation extérieure. Cela est nécessaire pour protéger le câble des influences extérieures.

La partie principale du câble est toujours insérée dans une couche d'isolation thermique, également appelée thermoprotection ou revêtement isolant. L'isolation thermique est enveloppée d'un treillis de blindage en plaques de cuivre plates. Ce treillis est utilisé pour se protéger des ondes électromagnétiques externes et également pour le raccordement à la terre. L'enveloppe extérieure située sur le treillis est une sorte de bouclier contre les dommages mécaniques.

Résistifs les câbles peuvent être unipolaires ou bipolaires. On les distingue donc par le nombre de conducteurs. Leur conception ressemble à la version autorégulatrice, mais sans le système matriciel. On ajoute plutôt une autre thermoprotectrice couche.

Fil chauffant autorégulant

Ce câble fonctionne comme un conducteur électrique ordinaire. La chaleur entraîne une augmentation de la résistance et, selon une simple loi physique, une diminution de l'intensité du courant. Dans les endroits froids du tuyau, la température du câble est plus basse et la résistance est moindre, et en raison de l'intensité plus élevée du courant à ces endroits, le chauffage fonctionne de plus en plus intensément.

Lorsque le câble est mis sous tension, il augmente progressivement sa puissance et finit par fonctionner à pleine capacité. Il s'avère que le chauffage du tuyau de gaz accélère ce processus.

Le câble autorégulateur ne cesse pas de fonctionner. Il n'y a pas lieu de s'inquiéter, car le chauffage ne se poursuit que jusqu'à ce que la température souhaitée soit atteinte, puis le câble fonctionne avec une puissance réduite. Le fonctionnement du chauffage est basé sur la température définie.

La version autorégulatrice du câble chauffant présente une résistance variable qui dépend directement de la température, de sorte que la puissance du câble peut augmenter d'elle-même.

Dans les tuyaux de gaz, ce n'est pas le gaz lui-même qui gèle, mais l'humidité, ce qui empêche son écoulement. Il faut choisir une température de tuyau telle que la probabilité de congélation soit négligeable. La particularité des modèles autorégulateurs est que le chauffage ne s'éteint ni ne s'allume dès que la canalisation devient plus chaude ou plus froide que la valeur optimale. Simplement, l'intensité de fonctionnement change fortement à la baisse ou à la hausse.

De leur côté, les dépenses énergétiques ne doivent pas peser sur votre budget, car les câbles consomment environ 10 W par mètre de longueur. Il existe des modèles faibles avec une consommation d'énergie de l'ordre de 5 W et des modèles puissants atteignant 150 W. Compte tenu du large choix, vous pouvez toujours trouver une option acceptable pour vous permettre de laisser l'équipement allumé en permanence.

Modèle résistif du câble chauffant

Avec la variante unipolaire, c'est plus compliqué, car une alimentation aux deux extrémités est nécessaire, avec les contraintes de conception qui en découlent. La deuxième extrémité est ramenée au point de raccordement ou bien une alimentation supplémentaire est acheminée vers cette même extrémité éloignée. C'est là l'essence des inconvénients. Le fil unipolaire gainé de thermoplastique occupe sur le marché la niche des radiateurs les plus économiques.

Sur le principe du câble unipolaire, une modification HT a été créée avec 50 watts par mètre. Son champ d'application ne se limite pas aux canalisations. Parallèlement à une consommation d'énergie élevée, le câble HT résout la question de l'économie de matériau lui-même.

Les câbles chauffants résistifs sont fabriqués uniquement dans une longueur spécifique qui ne peut en aucun cas être raccourcie ou rallongée — un tel câble ne peut pas être coupé.

D'après son nom, le radiateur bipolaire est constitué de deux conducteurs. Ils n'ont pas les mêmes fonctions que dans le cas des câbles à matrice. Le conducteur chauffant travaille en tandem avec le conducteur conducteur de courant, qui joue un rôle auxiliaire. D'un côté, on alimente le câble, et de l'autre, on installe un raccord étanche.

La conception et l'installation du fil ne posent pas de difficultés, mais le raccord devient souvent un problème. La pratique a montré un lien entre les pannes et cette pièce dans plus de la moitié des cas. Pour remplacer progressivement les produits problématiques, les fabricants ont commencé à proposer des versions sans raccord.

Le câble unipolaire plat de la modification HT permet de réduire la consommation de matériau par m² de surface du gazoduc nécessitant un chauffage.

Les câbles chauffants résistifs présentent les avantages suivants :

• stabilité des caractéristiques tout au long de la durée de vie ;
• dégagement de chaleur élevé ;
• prix bas.

Mais en termes de fiabilité, ils sont légèrement inférieurs aux modèles autorégulés, car en cas de panne, il faut remplacer toute la section contenant le défaut, et ils présentent également assez souvent une surchauffe locale. L'inconvénient réside également dans le fait que la sélection des sections de longueur optimale prend du temps.

Choix de l'option idéale selon les paramètres

Pour tous les modèles extérieurs, l'utilité est déterminée par la puissance et l'uniformité de la répartition de la chaleur. En théorie, les deux types de câbles conviennent à peu près de la même manière, car les points faibles du résistif peuvent être compensés par le type d'installation.

En fonction des températures minimales de la région, on choisit un câble suffisamment résistant aux températures extrêmes ambiantes. Il peut arriver que le seuil auquel se produit la congélation soit trop bas même pour le radiateur lui-même.

Il existe aussi des situations plus évidentes. Seul le câble autorégulé est utilisé pour couvrir les canalisations souterraines, car c'est plus avantageux et plus pratique. Les tuyaux de gaz minces ne doivent pas être protégés par un câble résistif — il arrive parfois que la conduite fonde et qu'un trou se forme au point de contact.

Grâce à ce diagramme, on comprend à quel point les câbles autorégulés présentent un grand avantage : les paramètres de longueur de la ligne de câble et de la température de l'objet chauffé sont indiqués.

Il serait bon d'avoir à portée de main un tableau des déperditions thermiques. Dans ce tableau, la perte de chaleur est déterminée par la différence entre la température du tuyau et celle de l'environnement, combinée au rapport entre le diamètre du tuyau et l'épaisseur de la couche d'isolation thermique.

L'information est disponible dans un format pratique — en watts par mètre linéaire.

Pour un exemple concret d'efficacité énergétique, il est nécessaire de consulter le tableau des pertes de chaleur des canalisations — il vous aidera à déterminer la puissance de câble nécessaire pour l'épaisseur d'isolation prévue sur le tuyau.

Règles et recommandations pour l'installation

Les problèmes d'exploitation n'apparaîtront pas si vous respectez les normes générales. Conformément aux règles d'installation des appareils électriques (PUE), le système de protection contre le gel doit obligatoirement être équipé d'un dispositif différentiel résiduel (DDR). La fixation sur les surfaces et équipements non conducteurs électriques s'effectue uniquement avec une gaine de protection. Les câbles recouverts de ce type de revêtement sont également installés sur les tuyaux synthétiques.

Lors de l'installation, la température ambiante est importante : les travaux sont effectués si elle n'est pas inférieure à -15 °C. Après la mise en place, une isolation thermique obligatoire est réalisée. Pour réduire les pertes de chaleur, l'épaisseur de cette couche est ajustée exactement au diamètre du tuyau. D'ailleurs, un dépassement de cette valeur n'entraînera rien de fâcheux, ce ne sera que meilleur.

Le câble chauffant est considéré comme fonctionnel si le rayon de courbure atteint au moins 3 diamètres du produit. C'est-à-dire si le rayon du cercle imaginaire dont le centre se trouve directement sur le bord de la zone de courbure du câble est au moins trois fois plus grand que le diamètre et 6 fois plus grand que le rayon du câble lui-même.

Sur la figure, R est le rayon de courbure, dh le diamètre du câble, A la longueur de la partie courbée, L la longueur de la partie droite, α l'angle plan entre deux lignes imaginaires qui se coupent au centre du cercle conditionnel.

Après les travaux, l'isolation thermique et le câble lui-même sont vérifiés pour leur résistance. Ensuite, des marquages sont effectués sur la tranchée et la canalisation pour avertir de la présence de l'élément chauffant. Un panneau est également installé.

L'installation du câble permet aux concepteurs de placer le tuyau à un endroit pratique. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire de prendre en compte le niveau de gel du sol lors du tracé.

Méthodes d'installation des câbles chauffants

Il existe quatre options principales de placement du câble chauffant, mais les deux premières sont les plus couramment utilisées :

• pose longitudinale d'un seul câble ;
• fixation du câble en spirale autour de la conduite de gaz ;
• placement de plusieurs câbles chauffants le long du tuyau ;
• installation en contour ondulé.

Le câble est généralement placé le long de la partie inférieure du tuyau à la position de 4 ou 8 heures, si l'on imagine que sa coupe transversale est un cadran rond de montre mécanique. Aux jonctions, on le relève de 60°. C'est en quelque sorte une mesure de précaution : placer le câble chauffant à l'écart du support de fixation.

Il existe des méthodes spécifiques de pose dans différents nœuds du système. Près de la vanne, on plie le câble, on le place sous la partie mobile et on le fixe avec un ruban en fibre de verre. Pour une fixation ondulée ou en spirale, le pas de la spire est augmenté là où il y a un virage dans une direction. Par exemple, aux raccords coudés.

Lors de l'installation du câble chauffant près des nœuds et des raccords, le plus important est de laisser un accès pratique à tous les éléments de commande.

Le principe du montage est extrêmement simple. Il suffit de choisir la trajectoire du câble et de le fixer avec du ruban adhésif en aluminium. On commence par fixer le câble avec des morceaux de ruban. Ensuite, on le presse contre le tuyau jusqu'à obtenir un contact étroit. Il n'est pas nécessaire d'exercer de grandes forces, une tension minimale suffit, d'autant plus que le câble a tendance à s'étirer excessivement.

Par la suite, il faudra fixer le câble avec du ruban adhésif sur toute sa longueur :

• pour améliorer l'évacuation de la chaleur ;
• pour la solidité ;
• pour éviter le contact avec l'isolant thermique.

Le ruban adhésif en aluminium ou la feuille d'aluminium sont utilisés pour traiter les tuyaux en plastique. Cela évite une surchauffe excessive du plastique et permet une répartition plus uniforme de la chaleur sur toute la surface et toute la longueur du gazoduc. Quel que soit le matériau du tuyau, on y installe un manchon et on relie l'extrémité froide d'alimentation et le câble chauffant.

C'est également sur le gazoduc que l'on place le capteur du thermostat – idéalement exactement au milieu entre les lignes posées. Par la suite, il faudra isoler la section, après quoi le travail peut être considéré comme terminé.

Installation longitudinale du câble chauffant

Techniquement, c'est une méthode plus simple. En même temps, il ne faut pas s'attendre au même effet qu'avec une installation en spirale, où le gazoduc est recouvert d'un « treillis » de câble enroulé. La fixation se fait parallèlement au tuyau, vers le bas. Les règles de sécurité n'interdisent pas une pose plus haute, mais le risque de dommages par le haut y est par définition plus élevé.

Le montage rectiligne du câble chauffant est souvent utilisé pour les canalisations de gaz, d'eau, ainsi que pour les tuyaux d'égout et de drainage.

Le schéma de répartition des câbles chauffants sur un tuyau de gaz dépend directement de leur nombre. Une seule ligne est placée en bas, à 4 heures si l'on imagine un cadran de montre à la place de la coupe. L'ajout d'une deuxième ligne signifie qu'elle sera placée au même niveau, mais de l'autre côté.

Dans le cas de trois branches, elles sont disposées en un triangle imaginaire sur la moitié inférieure du tuyau, et ce triangle doit être légèrement orienté vers la droite ou la gauche. Avec quatre câbles, on forme un motif carré régulier, et deux fils se retrouveront alors sur le dessus.

Fixation en spirale autour de la conduite

Cette méthode est privilégiée dans les régions septentrionales. La probabilité de gel de l'humidité dans les canalisations de gaz y est beaucoup plus élevée, c'est pourquoi la surface de contact est augmentée. La zone de contact en spirale recouvre le tuyau sous différents angles, selon un principe similaire à une pose ondulée, mais encore plus efficace.

Pour une installation en spirale, on produit des câbles longs. Les fabricants offrent ainsi la possibilité de choisir le pas entre les spires. En pratique, l'intervalle est parfois réduit à 5 cm ou moins. Le câble dépasse alors la longueur de la canalisation d'environ 2 fois.

La méthode d'installation en spirale présente plus d'avantages : dans les situations complexes et à des températures extrêmes, c'est celle que l'on privilégie.

Dans certains endroits, la pose du câble s'avère difficile. La solution sera alors une installation en hélice, mais selon une technologie différente. On enroule d'abord l'âme avec une marge, puis on la serre en changeant le sens des boucles.

Nuances importantes de l'installation

Une installation réussie repose sur plusieurs éléments. La séquence des opérations joue un rôle primordial. Le pipeline doit d'abord être testé et peint, et pour l'installation, il faut choisir un jour approprié sans précipitations. De plus, la pose de certains câbles n'est possible que d'un seul côté. Il suffit de négliger ce détail et tout le travail devra être recommencé.

Aspects pratiques concernant l'utilisation des câbles chauffants :

• plus le fil est bas, meilleurs sont les processus d'échange thermique ;
• la couche adhésive accélère le chauffage ;
• les tuyaux métalliques fins doivent être isolés en supplément avec du papier d'aluminium ou du ruban adhésif, tout comme les tuyaux en plastique.

Ne vous précipitez pas lors de la fixation aux vannes et aux pièces filetées. Le câble doit être posé de manière à pouvoir entretenir, réparer et remplacer les éléments du tuyau sans démonter le système de chauffage.

Le câble doit être façonné en boucle près du raccord, puis enroulé jusqu'à une légère tension et fixé avec du ruban adhésif.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Aperçu du câble chauffant autorégulateur, incluant le principe de fonctionnement, les utilisations et les tests :

Exemple concret d'installation longitudinale sur un tuyau fin, ainsi que d'une pose près d'une vanne :

Les câbles pour installation sur une conduite de gaz sont de deux types : autorégulateurs et résistifs. Il est peu probable que vous ayez à vous casser la tête pour faire un choix, car la première option est nettement meilleure dans l'ensemble de ses caractéristiques. L'installation du système de chauffage se fait en longitudinal, en spirale ou en ligne ondulée.

Avant cela, on choisit la longueur et la puissance du chauffage, et on effectue des calculs avec de nombreux paramètres physiques. Il faut en effet comprendre ce qui se passe lors du chauffage d'un tuyau de gaz avec des types spécifiques de câbles chauffants, et ce qu'il faut éviter. Après l'installation, les désagréments et les problèmes d'alimentation en gaz appartiendront au passé.

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