Рукава воздушные

Рукава воздушные: классификация, конструкция, применение и монтаж в электротехнике

Воздушные рукава (также известные как воздуховоды, каналы для прокладки кабеля, кабельные короба или лотки перфорированные) представляют собой жесткие или гибкие конструкции, предназначенные для открытой прокладки, механической защиты, организации и вентиляции силовых, контрольных и слаботочных кабелей и проводов. В отличие от полностью закрытых коробов (кабель-каналов), воздушные рукава характеризуются значительной степенью перфорации или решетчатой структурой, что обеспечивает эффективный отвод тепла, выделяемого токопроводящими жилами при эксплуатации. Их применение критически важно на объектах энергетики, промышленных предприятиях, в телекоммуникационных и IT-инфраструктурах.

Классификация и типы воздушных рукавов

Классификация осуществляется по нескольким ключевым параметрам: материалу изготовления, конструкции, типу перфорации и защитным свойствам.

1. По материалу изготовления:

• Стальные (из оцинкованной стали): Наиболее распространенный тип. Отличаются высокой механической прочностью, несущей способностью и стойкостью к возгоранию. Оцинковка обеспечивает защиту от коррозии. Применяются в тяжелых промышленных условиях, на энергетических объектах, в машинных залах.
• Алюминиевые: Обладают меньшим весом при сравнимой прочности, высокой коррозионной стойкостью в агрессивных средах (кроме щелочной), хорошей электропроводностью и стойкостью к ультрафиолету. Часто используются на объектах с повышенными требованиями к массе конструкций, на улице, в пищевой и химической промышленности.
• Нержавеющие (из стали AISI 304, 316): Применяются в условиях крайне агрессивных сред: химическое производство, объекты фармацевтики, пищевой промышленности с высокими требованиями к гигиене, морские платформы, помещения с высокой влажностью. Имеют максимальную коррозионную стойкость и длительный срок службы.
• Пластиковые (из ПВХ, полипропилена): Легкие, диэлектрические, не подвержены коррозии, просты в монтаже и резке. Применяются в слаботочных системах, IT-инфраструктуре, помещениях с умеренными требованиями. Важный недостаток – ограниченная стойкость к ультрафиолету и более низкая огнестойкость по сравнению с металлом.

2. По конструкции и типу перфорации:

• Лестничные (кабельные лотки лестничного типа): Конструкция состоит из двух параллельных несущих боковых профилей (траверс), соединенных поперечными перекладинами-ступеньками с регулярным шагом. Обеспечивают максимальную вентиляцию и удобство укладки/фиксации кабелей большого диаметра. Обладают высокой механической прочностью и несущей способностью.
• Перфорированные (лотки-полки): Представляют собой цельногнутый или сварной короб с перфорированным дном и, часто, перфорированными боковыми стенками. Обеспечивают хорошую вентиляцию и защиту кабелей с боков. Менее прочны, чем лестничные, но обеспечивают более равномерное распределение нагрузки.
• Проволочные (сетчатые, Wire Mesh): Изготавливаются из стальной проволоки, сварной в виде сетки, образующей короб. Обеспечивают максимально возможную вентиляцию, легкий вес, визуальный контроль кабелей и простоту модификации трассы. Применяются в ЦОД, телекоммуникационных объектах, чистых помещениях. Требуют аккуратного обращения из-за риска повреждения изоляции острыми кромками.
• Решетчатые (из стальных прутков): Конструкция, аналогичная лестничным, но где ступеньки заменены на ряд параллельных прутков. Компромисс между прочностью лестничных лотков и вентиляцией проволочных.

Конструктивные элементы и комплектующие

Система воздушных рукавов является модульной. Ее основные элементы:

• Прямые секции: Основной элемент трассы. Стандартные длины обычно 2, 3 или 6 метров.
• Соединительные элементы: Муфты, стыковочные пластины для соединения прямых секций в линию.
• Углы и отводы: Для изменения направления трассы (горизонтальные 90°, 45°, 30°; вертикальные колена).
• Тройники и крестовины: Для создания ответвлений от основной магистрали.
• Переходники: Для соединения лотков разных типов или размеров.
• Подвесы и опоры: Шпильки с резьбой, кронштейны консольные, траверсы, стойки для крепления системы к строительным конструкциям (потолку, стенам, полу).
• Заглушки: Для закрытия торцов лотка.

Ключевые технические параметры и расчеты

1. Несущая способность и выбор сечения

Выбор типа и размера воздушного рукава основывается на расчете полной массы кабелей, которые будут в нем размещены, с учетом запаса на будущее расширение (обычно 20-25%). Производители предоставляют таблицы допустимых нагрузок для различных типов лотков и условий монтажа (пролет между опорами).

Примерная таблица несущей способности стального перфорированного лотка (ширина 200 мм, высота 60 мм)

Толщина металла, мм	Пролет между опорами, м	Допустимая равномерно распределенная нагрузка, кг/м	Максимальный прогиб, мм
1.0	2.0	80	5
1.2	2.5	110	6
1.5	3.0	150	7

2. Коэффициент заполнения

Рекомендуемый коэффициент заполнения (отношение суммарного сечения всех кабелей к внутреннему сечению лотка) для силовых кабелей обычно не превышает 40-50%. Это правило обеспечивает:

• Эффективный теплоотвод.
• Возможность безопасного добавления кабелей в будущем.
• Удобство монтажа и обслуживания (возможность идентификации и замены отдельных кабелей).

3. Климатическое исполнение и защита

Воздушные рукава могут поставляться с различными типами покрытий для повышения коррозионной стойкости:

• Горячее цинкование: Стандартная защита для стальных лотков общего назначения.
• Порошковое окрашивание: Наносится поверх оцинковки для дополнительной защиты и придания эстетичного вида или цветовой маркировки трасс (например, красный для кабелей аварийных систем).
• Комбинированные покрытия (ZincRich + Epoxy): Для агрессивных промышленных сред.

Преимущества и недостатки по сравнению с закрытыми системами

Преимущества:

• Эффективный теплоотвод: Перфорация позволяет воздуху свободно циркулировать вокруг кабелей, снижая их рабочую температуру и увеличивая пропускную способность по току.
• Легкость монтажа и модификации: Кабели легко укладываются и извлекаются в любой точке трассы.
• Визуальный контроль: Состояние кабелей, маркировка легко проверяются.
• Меньший вес конструкции по сравнению с цельными коробами аналогичной прочности.
• Отвод конденсата и пыли: Перфорация предотвращает накопление влаги и пыли внутри лотка.
• Экономичность: Как правило, стоимость и трудоемкость монтажа ниже, чем у закрытых систем.

Недостатки:

• Меньшая механическая защита: Кабели доступны для случайного касания, воздействия твердых предметов.
• Отсутствие защиты от пыли, влаги, масел: Не подходят для помещений с высоким уровнем запыленности или прямого попадания жидкостей (требуются крышки или выбор закрытых систем).
• Распространение пламени: В случае возгорания кабеля открытая конструкция может способствовать доступу кислорода и распространению огня. Требуется применение кабелей с нераспространяющим горение исполнением или установка противопожарных перегородок.

Монтаж и требования нормативных документов

Монтаж систем воздушных рукавов регламентируется национальными и международными стандартами, включая ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок), ГОСТ Р МЭК 61537-2012 (аналог IEC 61537), СНиП, отраслевыми нормами.

Основные правила монтажа:

• Проектирование: Трасса должна быть спроектирована с учетом нагрузок, термического расширения, расстояний до других инженерных систем.
• Крепление: Расстояние между точками крепления (опорами) определяется расчетом, но обычно не превышает 2-3 метров для горизонтальных трасс и 1.5-2 метров для вертикальных. Крепление к несущим строительным конструкциям должно быть надежным.
• Заземление: Все металлические элементы системы должны быть объединены в непрерывную цепь заземления (PE-шина) и надежно присоединены к главной заземляющей шине (ГЗШ). Сопротивление цепи должно соответствовать требованиям ПУЭ.
• Стыковка: Стыки секций должны обеспечивать механическую прочность и электрическую непрерывность.
• Укладка кабелей: Кабели укладываются параллельно, без перехлестов. Крепление кабелей внутри лотка осуществляется пластиковыми или металлическими стяжками, специальными клипсами или перегородками. Силовые и контрольные кабели рекомендуется разделять перегородками или размещать в разных лотках.
• Радиусы изгиба: При изменении направления трассы радиус изгиба лотка не должен быть меньше минимально допустимого радиуса изгиба самого «жесткого» кабеля в этой трассе.

Области применения в энергетике и промышленности

• Электростанции и подстанции: Прокладка силовых кабелей от генераторов, трансформаторов к распределительным устройствам, кабелей систем релейной защиты и автоматики.
• Промышленные цеха: Организация магистральных трасс для питания станков, двигателей, систем освещения.
• Центры обработки данных (ЦОД): Прокладка кабелей питания ИБП, серверов, а также структурированных кабельных систем (СКС). Здесь часто применяются проволочные и перфорированные лотки.
• Транспортная инфраструктура: Вокзалы, аэропорты, метрополитен для прокладки кабелей освещения, связи, систем безопасности.
• Коммерческие и административные здания: Организация вертикальных и горизонтальных кабельных трасс.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем основное отличие воздушного рукава (лотка) от кабельного канала (короба)?

Воздушный рукав (лоток) имеет перфорированную или решетчатую конструкцию, обеспечивающую вентиляцию и легкий доступ к кабелям по всей длине. Кабельный канал (короб) — это закрытая конструкция с открываемой или съемной крышкой, обеспечивающая полную механическую защиту и изоляцию кабелей от внешней среды, но ограничивающая теплоотвод.

Как правильно рассчитать необходимый размер (ширину) лотка?

Расчет производится в несколько этапов: 1) Определение общего диаметра (или сечения) всех кабелей, которые будут размещены в лотке, с учетом будущего расширения. 2) Умножение полученной суммы на коэффициент укладки (обычно 1.2-1.3) для учета неплотности укладки. 3) Выбор стандартного размера лотка из каталога производителя, у которого полезная площадь поперечного сечения (с учетом коэффициента заполнения 40-50%) больше полученного значения.

Требуется ли заземление металлических воздушных рукавов?

Да, обязательно. Все металлические элементы кабельной трассы (лотки, соединители, опоры) должны быть электрически соединены между собой и присоединены к системе уравнивания потенциалов и контуру заземления здания/сооружения. Это требование ПУЭ (глава 1.7, 2.1) для обеспечения электробезопасности в случае повреждения изоляции кабеля.

Можно ли использовать воздушные рукава на улице?

Да, но при условии выбора материала и покрытия, стойких к атмосферным воздействиям. Для улицы предпочтительны алюминиевые лотки или стальные лотки с усиленным цинковым или полимерным покрытием (например, горячее цинкование + порошковая краска). Пластиковые лотки должны иметь стойкость к УФ-излучению.

Как бороться с распространением пламени по кабельной трассе, смонтированной на перфорированных лотках?

Существует несколько методов: 1) Применение кабелей с индексом «нг(A)-LS» (не распространяющие горение, с пониженным дымовыделением). 2) Установка противопожарных перегородок (барьеров) из огнестойких материалов через определенные расстояния, а также при прохождении трассы через стены и перекрытия. 3) Обработка кабелей и лотков специальными огнезащитными составами или обмазками (интумесцентными красками).

Каков стандартный шаг между опорами (подвесами) для лотка?

Шаг зависит от несущей способности лотка, толщины металла и расчетной нагрузки от кабелей. Для стальных лестничных лотков с умеренной нагрузкой стандартный шаг составляет 2-3 метра. Для перфорированных лотков шаг обычно меньше — 1.5-2.5 метра. Точное значение должно быть взято из технической документации производителя для конкретного типа и размера лотка при заданной нагрузке.

Допускается ли совместная прокладка силовых и контрольных (слаботочных) кабелей в одном лотке?

Совместная прокладка, как правило, не рекомендуется (ПУЭ, п. 2.1.15, 2.1.16) из-за риска электромагнитных помех. Если такая прокладка不可避免, необходимо выполнить одно из условий: использовать кабели в экранированной оболочке, разделить трассы внутри общего лотка сплошной металлической перегородкой, либо выдержать расстояние между группами кабелей не менее 100 мм. Предпочтительный вариант — раздельные лотки.