Обогрев кровли и водостоков антиобледенительные системы

Обогрев кровли и водостоков: выбираем антиобледенительную систему

В зимний период крыша испытывает существенные нагрузки из-за большого количества снега. Но помимо нагрузки, снег может причинить куда большее беспокойство, нежели перегрузка крыши. Давление снега способно повредить стропильную систему, кровлю, утеплитель и пр. Раньше от снега избавлялись вручную, но это довольно долгий и утомительный процесс, поэтому была разработана специальная система обогрева кровли и водостоков. Далее речь пойдет об устройстве антиобледенительных систем, их плюсах и минусах и пр. Вы узнаете, как выбрать подходящую систему для своего дома, а также ознакомитесь с отзывами потребителей.

Осадки в виде снега, находясь на кровле, не представляют особой опасности. Однако, если создаются условия для плавления снега под действием какого-либо источника тепла, он превращается в воду. Если у образовавшейся талой воды отсутствуют пути для быстрого ухода с кровли, то при наступлении отрицательной температуры она замерзает, превращаясь в лед. Поскольку необходимые условия для плавления (и скорость плавления) у льда и снега весьма различны, при следующем кратковременном и не повсеместном действии источника теплоты возможно не плавление, а, напротив, увеличение ледовой пробки. Такой механизм образования наледи может приводить к образованию ледяных заторов, пробок и сосулек длиной в десятки метров и весом в сотни килограмм.

Антиобледенительная система включает в себя:

1. Греющую часть, состоящую из нагревательных кабелей и аксессуаров для их крепления на кровле, и непосредственно выполняющую задачу перевода осадков в виде снега или инея в воду вплоть до полного их удаления. В состав греющей части могут входить также воронки со встроенным подогревом, элементы снегозадержания, взаимодействующие с нагревательными элементами.

2. Распределительную и информационную сеть, обеспечивающую питание для всех элементов греющей части и проведение информационных сигналов от датчиков до щита системы управления. В состав системы входят силовые и информационные кабели, соответствующие условиям работы на кровле, распределительные коробки и крепежные элементы.

3. Систему управления, содержащую шкаф управления, мини-метеостанцию РТ200Е, датчики температуры, осадков и воды, пускорегулирующую и защитную аппаратуру, соответствующую мощности системы и классу исполнения шкафа управления.

Проектирование кабельной системы «Теплоскат» состоит из нескольких этапов:

1. Получение от заказчика чертежей зданий и сооружений с обозначением обогреваемых участков крыши и водостоков, с указанием конкретного назначения проектируемой системы обогрева.
2. Фотосъемка и измерение отдельных фрагментов обогреваемых участков кровли.
3. Классификация этих участков с последующим выделением характерных зон и опасных (с точки зрения накопления снега и образования льда) мест.
4. Определяются высота здания, длина, высота и ширина крыши, уклон кровли, длина и диаметр водосточных труб, длина и размеры лотков, желобов.
5. Разрабатывается техническое задание на проектирование, в котором, исходя из имеющегося опыта и рекомендаций, определяются обогреваемые зоны кровли, задаются удельные мощности обогрева для всех узлов системы; количество ниток и тип нагревательного кабеля, при необходимости уточняется алгоритм работы системы.
6. Рассчитывается потребное количество нагревательного кабеля, обогреваемых воронок и общая электрическая мощность системы.
7. Оценивается возможность срыва с поверхности крыши ледяных глыб и сосулек, сползания сугробов снега, намечаются решения по их предупреждению, установки элементов снегозадержания, работающих согласованно с системой антиобледенения.
8. Определяются тип, количество и параметры нагревательных секций и предварительные схемы их раскладки. Уточняются мощностные параметры системы обогрева в целом. Выбираются крепежные элементы из типового набора.
9. Вычерчиваются схемы раскладки нагревательных секций.
10. Проектируются силовая питающая сеть и система управления с учетом требований фазирования.
11. Выпускается полный пакет проектной документации, в который входят чертежи раскладки кабельных нагревательных секций, чертежи прокладки силовой и информационной кабельной сети, схемы подключения секций и воронок, систем автоматики, паспорт на систему кабельного обогрева кровли «Теплоскат».
12. Разрабатывается комплект сметной документации, если это предусматривается договором.

Алгоритм управления антиобледенительными системами должен соответствовать физическим процессам образования наледи на кровле. В комплект к мини-метеостанции РТ200Е прилагаются датчик температуры наружного воздуха и датчик осадков. Датчик осадков представляет собой элемент с двумя электродами, оснащенный подогревателем весьма малой (5 Вт) мощности. При попадании снега на поверхность датчика, он плавится, а образовавшаяся из снега вода изменяет сопротивление между электродами и система получает сигнал о наличие осадков. В некоторых случаях находят применение датчики присутствия влаги для лотков или водостоков, основанные на том же принципе. Их применение позволяет определить момент ухода воды с горизонтальных частей кровли (лотки и желоба), после чего их можно отключить. Это делает систему весьма экономной в эксплуатации.

Для их удовлетворения выполняются несколько требований:

— в состав системы входят только нагревательные кабели, имеющие соответствующие сертификаты, в т.ч. сертификат пожаробезопасности;

— греющая часть системы оснащается УЗО или дифференциальным автоматом с током утечки не более 30 мА (для требований полной электробезопасности — 10 мА);

— сложные антиобледенительные системы разбиваются на отдельные части с токами утечки в каждой части, не превышающими определенное значения;

Испытания антиобледенительных систем можно разделить на две группы: приемо-сдаточные и периодические.

Приемо-сдаточные испытания начинаются с испытаний сопротивления изоляции нагревательных и распределительных кабелей. Проводится тестирование УЗО (или дифференциальных автоматов). Составляются соответствующие протоколы с указанием конкретных значений. Наиболее информативными являются испытания на функционирование, в ходе которых проверяется эффективность работы системы. Следует отметить, что антиобледенительные системы не являются системами мгновенного действия. Они предназначены для работы в ждущем режиме, и включаются сразу при появлении осадков. Если система была включена не в начале сезона и на кровле накопился слой снега, то ей понадобится время от 6 часов до суток для его удаления.

Затруднения имеются при сдаче системы в теплое время года. В это время проверяется надлежащее функционирование управляющей аппаратуры, имитируются сигналы с датчиков, проверяется переход систеды в режим включения нагрузки, отключения лотков, а затем и отключения водостоков.

Периодические испытания проводятся, как правило, в начале осени для проверки технического состояния системы и подготовки ее к работе. Прежде всего проверяется сопротивление изоляции для выявления поврежденных участков, затем проверяется состояние аппаратуры, проводится ее пробное включение. После проверки настроек терморегуляторов производится рабочее включение системы, и она остается работать в «ждущем» режиме.

Задача

Задача системы антиобледенения и обогрева заключается в том, чтобы обеспечить беспрепятственный отвод образовывающейся талой воды с поверхности крыши по водосточной системе до полного увода воды с кровли и водостоков. Антиобледенительная система кровли избавляет от механической чистки снега и льда, которая часто приводит к повреждению покрытия и водостока, и протечкам.

Насколько эффективным будет в итоге обогрев крыши, зависит от профессионализма проектировщиков и монтажников. При расчете и прокладке обогрева крыши необходимо учитывать конструктивные особенности кровли, ее уклон, материал покрытия, наличие архитектурных элементов, способствующих накоплению и задерживанию на кровле масс снега. Неквалифицированный персонал, отсутствие опыта в производстве подобных работ могут привести к тому, что кабельная система обогрева водостоков будет работать неэффективно. Более того, неправильный расчет потоков талых вод или температурных нагрузок от теплового оборудования через кровлю (примером может служить большое тепловыделение от производственных линий и станков в цехах или установка теплового оборудования на чердаках и мансардах), может не уменьшить количество сосулек, а напротив увеличить его!

Основной компонент системы — нагревательные кабели. Уложенные в водостоке, они обеспечивают канал для стока талой воды и предотвращают ее закупоривание.

Для обогрева кровли используются два типа нагревательного кабеля — резистивные или постоянной мощности, и саморегулирующиеся.

Нагревательный кабель постоянной мощности имеет постоянное неизменное сопротивление по всей длине. Длина секций из данных кабелей фиксирована, поэтому при подборе необходимой секции с определенной длиной необходимо строго следовать техническим параметрам.

Саморегулирующийся нагревательный кабель обеспечивает оптимальное решение задач по обогреву кровли и водостоков в большинстве случаев. Особенность данного типа заключается в том, что они сами меняют свое тепловыделение в зависимости от окружающих условий и температуры. Это не дает кабелю перегреваться и выходить из строя, что обеспечивает высокую безопасность и надежность системы. Они легко нарезаются секциями произвольной длины (до нескольких десятков метров) непосредственно на объекте, что делает их удобными в применении. Плоское сечение обеспечивает хороший контакт с подогреваемой поверхностью, уменьшая рассеивание тепла в окружающую среду.

Монтаж обогрева кровли

Правильно спроектированная и установленная антиобледенительная система эффективно справляется со своими задачами. Обогрев кровли монтируется на крышах всех конфигураций. Нагревательные кабели укладываются в местах наибольшего скопления наледи. Это водосточные трубы, карнизы, ендовы. Также возможна укладка кабелей по всей поверхности крыши.

При монтаже нагревательного кабеля на карнизе чаще всего используется метод укладки «змейка». Это максимально простой способ. Верхняя петля кабеля крепится стяжкой или хомутом. Нижняя часть петли крепится к тросу клипсой.

При обустройстве антиобледенительной системы допускается использование алюминиевой монтажной ленты. Самоклеящаяся лента обладает хорошей теплопроводностью. Поэтому при ее применении обогреваемая зона расширяется на 10 сантиметров. Монтажная лента отличается стойкостью к негативным внешним факторам: солнечные лучи, низкая температура, влага. С ее помощью установка системы обогрева кровли проводится достаточно быстро:

• На карниз наклеиваются две ленты на расстоянии 30 см.
• Между полосками размещается нагревательный кабель.
• Кабель закрепляется на поверхности полосками алюминиевой монтажной ленты.

При обустройстве системы обогрева в ендове не возникают трудности. Нагревательный кабель размещается вдоль желоба. В качестве крепежных элементов используются клипсы или хомуты.

Отдельное внимание уделяется монтажу блоков управления и распределительной сети. При выполнении работы учитываются правила установки электрических устройств. После завершения всех процессов проверяется работоспособность системы.

Нагревательные кабели для обогрева кровли и водостоков

Использование специально спроектированных нагревательных саморегулирующихся кабелей обеспечивает возможность существенной экономии электроэнергии. Помимо этого, процессы проектирования и монтажа подобных антиобледенительных систем предельно упрощаются за счет возможности использования отрезков кабеля какой угодно длины, а также возможности использовать нагревательный кабель без термостата (в системах небольшой мощности).

Саморегулирующийся нагревательный кабель G-Trace отличается наличием ступенчатой характеристики удельной мощности (см. график). Пребывая непосредственно в близкой к точке замерзания воде либо в снегу в снегу, он генерирует тепловую мощность в полном объеме, которая скачкообразно снижается вдвое при испарении воды. По мере дальнейшего потепления мощность, выделяемая саморегулирующимся нагревательным кабелем G-Trace, продолжает постепенно снижаться до минимума.

Пояснения к графику:
А — в ледяной воде и снегу саморегулирующимся нагревательным кабелем G-Trace генерируется максимальная мощность;

B — при температуре, близкой к 0°C:
— в воздушной среде кабелем генерируется и отдается половинная мощность;
— в талой воде нагревательным кабелем отдается полная мощность;

C — в случае потепления выходная мощность саморегулирующегося кабеля понижается.

Монтаж

Технология монтажных работ представляет собой свод правил, описывающих выполнение отдельных этапов установки системы. Перед началом непосредственных действий надо составить план, разметить все участки укладки кабеля, отметить точки установки датчиков.

На всех поворотах или изгибах под прямым углом (или более острым) рекомендуется разрезать кабель и соединить его муфтой. Это исключит риск перелома или замыкания, позволит сохранить целостность и работоспособность системы.

Где укладывать?

Укладка кабеля производится во всех каналах, по которым происходит отток талой воды. В первую очередь укладку надо производить в горизонтальных желобах, а также в вертикальных водостоках. Кроме того, надо внимательно обследовать крышу и решить, где происходит переток воды. Возможно, имеется поступление с верхних ярусов или примыкающих стен. Эти участки следует также охватит действием системы обогрева.

Типичные ошибки

Существует немало ошибок, допущенных на разных стадиях создания системы обогрева водостоков. Наиболее распространенными из них являются:

• ошибки при создании проекта. Чаще всего не учитываются особенности кровли, не обследуются направления стока воды или перепады плоскостей. Все ошибки ведут к появлению ледяных глыб или сосулек
• некачественный монтаж кабеля. Присутствие свисающих концов или петель, незакрепленные подвижные участки, слишком большой шаг расстановки крепежа
• использование неподходящего крепежа. Часто выполняют монтаж на пластиковые элементы, которые предназначены для использования только внутри помещений. В результате под действием ультрафиолетовых лучей крепеж рассыпается после первого сезона
• отсутствие несущего троса при подвешивании кабеля большой длины приводит к вытягиванию и обрыву
• использование силового (холодного) кабеля, не предназначенного для наружного использования. Изоляция разрушается и возникают опасные ситуации, короткие замыкания или более серьезные последствия

Опытные монтажники могут назвать еще много ошибок, допущенных неподготовленными людьми в процессе монтажа системы. Рекомендуется поручать эту задачу техникам из профильных организаций, чтобы исключить возможность досадных упущений.

Мощность системы обогрева кровли

Чтобы определить мощность обогрева кровли и водостока, необходимо знать конструкцию крыши и ее тепловые режимы. Также необходимо учитывать местные климатические условия. Для России рекомендуемая мощность установок — 250 — 350 Вт/м2.

Конструкции кровли можно разделить на три типа:

1. «Холодная крыша» — кровля с низким уровнем теплопотерь с хорошей теплоизоляцией. На таких кровлях обычно применяют систему снеготаяния только обогрева в водостоках.

2. «Теплая крыша» — кровля с плохой теплоизоляцией, на которой снег начинает таять даже при низких отрицательных температурах воздуха. Для таких крыш применяется комплексный обогрев — на кровле, в желобах и водостоках.

3. «Горячая крыша» — кровля с плохой теплоизоляцией, у которой чердак используется в качестве жилого помещения или офиса. На таких крышах снег может таять даже при температуре ниже -10°С. Для такой кровли проектирование и монтаж антиобледенительной системы представляет значительное увеличение нагревательного кабеля.

Желоба и водостоки

Горизонтальные желоба и водостоки могут быть подвесными или настенными.

Желоб настенного типа

Для «холодной крыши» и водостоков с диаметром 10 — 15 см достаточно проложить две линии кабеля. В итоге суммарная мощность составит 40 — 60 Вт на погонный метр.

В желобах кабель крепится с помощью специальных зажимов — либо с помощью двойной монтажной ленты Devifast.

В случае, когда настенный желоб достаточно далеко от края крыши рекомендуется проложить 1 — 2 линии кабеля по краю крыши.

Для крепление кабеля в водосточной трубе высотой более 3 м рекомендуется использовать цепь или трос, а так же можно использовать специальную двойную монтажную ленту.

Нити нагревательного кабеля в трубах не должны пересекаться. Шаг между креплениями должен быть 0,3 — 0,5 м.

Если водостоки уходят в ливневую канализацию, обогрев необходимо обеспечивать до точки промерзания грунта. Может потребоваться обогрев ливневых колодцев.

Поверхность для обогрева кровли

Установка антиобледенительных системна поверхности кровли может потребоваться в следующих случаях:
1. Присутствие настенных желобов;
2. Отсутствие водостоков на краю крыши;
3. Наличие ендов c высокой вероятностью скопления снега.

Примеры антиобледенительных систем при отсутствии организованного стока и больших ендов приведены на рисунках.

Кабель крепиться с помощью монтажной ленты Devifast аналогично креплению в желобах.

К весне на поверхности кровли обычно подтаивая и уплотняясь, образуется снежно-ледовый пласт.

При положительной температуре этот пласт без подогрева, представляет опасность для кровельных конструкций и проходящих внизу людей.

Общие сведения

Стандартный набор системы антиобледенения

Кабель

Одножильный, чаще двужильный, в зависимости от необходимой мощности работы, электрический кабель обогрева кровли или набор электрических кабелей, предназначенных для обогрева участков и водостока.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Изоляция кабелей должна быть устойчивой к ультрафиалету!

Элементы

• Элементы регулирования мощности нагрева и защиты электросети, распределительные коробки. Сюда же относиться устройство защитного отключения (УЗО) которое включает в себя дополнительные провода, автоматические предохранители или пакетники.
• Элементы крепежа кабелей, пластиковая или из иного материала гофра для защиты от касания кабелей и материалов кровли и последующего плавления и возгарания.

ВНИМАНИЕ! Кабеля антиобледенительной системы должны быть заключены в гофр и не касаться поверхности материалов обогреваемых элементов. Особенно воспламеняющихся материалов: ондулина, битума и его производных, как битумной черепицы, полимеров: к примеру, пленок и полимерных мембран, гидроизоляционных материалов и всех видов утеплителей.

Для полного удобства за счёт автоматизации вся схема оснащается управляющим блоком: информационный датчик обогрева кровли, контролирующий автомат, провода и магистрали обмена сигналами, обеспечивающие связь с основными и/или необходимыми, от погоды, частями системы на крыше и в стоках. Применяются датчики для контроля температуры воздуха и поверхности кровли, а также влажности окружения.

Принцип работы

Простейшая автоматическая система, при понижении температуры окружения (воздуха) до пяти градусов активируется нагрев в автоматическом режиме.

Типы элементов нагрева системы антиобледенения

Простейших элементы нагрева антиобледенительных систем представлены двумя типами:

1. Резистивные – никель-хромовая тонкая нить в оболочке из фторопласта, выделяющая тепло за счет сопротивления сплава жилы, с оплеткой из меди и изоляционным каучуковым покрытием. Резистивные провода могут быть одножильными (цена монтажа за метр провода дешевле), тогда укладываются два провода и соединяются в коммутаторе, или двужильными, тогда при монтаже укладывается один провод вместо двух.
   Для более правильной работы необходим блок контроля, регулирующий подачу напряжения в зависимости от требуемой интенсивности нагрева.
   Если подключить резистивный провод напрямую к сети, то необходимо обеспечить медную или алюминиевую гофру для отвода излишнего тепла и избегания частого перегорания никель-хромовой жилы.
   Недостаток – это нерегулируемая стандартная длина кабеля, который зачастую нужно будет аккуратно «уместить» на необходимых участках.
2. Саморегулирующиеся – представляет из себя два, параллельно идущих медных провода (жилы) в проводящей оболочке, соединенных перемычками.
   Имеет большую цену монтажа, однако позволяет регулировать мощность системы при просчете проекта и укладке и сэкономить на потреблении электричества при работе системы. В зависимости от температуры и влажности такая система кабелей сама меняет степень нагрева, поэтому термостат здесь вовсе ни к чему.
   Кабель можно резать на сегменты любой длины и укладывать там, где необходимо.
   Недостаток в том, что такая система не подходит к морозным областям с обильными снегопадами по причине относительно малого тепловыделения.

Подсчет при проектировании и монтаже сводится к обеспечению ориентировочной тепловой мощности в 300 Вт на кв.м. По рассчетам необходимо купить 15 до 60 метров кабеля на один кв.м обогреваемой поверхности в зависимости от теплового выделения кабеля: от 5 до 20 Вт на метр. Для металлической кровли берется расчет обеспечения ориентировочной тепловой мощности в 400 Вт на квадратный метр. Нужно будет купить от 20 до 80 метров кабеля на кв.м поверхности. Однако следует брать во внимание и климатическую особенность региона.

Кабель нагрева необходимо прокладывать по всему следованию течения талой воды: желобах геометрии крыш, на стыках встречных скатов крыши, в проблемных и слабых местах, оборудованных лотках для направления тока и сбора воды, по внешнему периметру кровли, в водостоках, включая выходы из них, стоки в ливневки и ливневые канализации вплоть до глубины промерзания грунта в коллекторе и входа в него. Для предотвращения образования сосулек можно пустить нагревательный кабель под кровлей по периметру крыши.

1. Выбор саморегулирующего кабеля для обогрева кровли и водостоков

Саморегулируемый кабель для:

• водосточных желобов
• водосточных труб
• обогрев крыш

Конструкция:

1. Медная жила (1,2 мм 2 )
2. Саморегулируемый греющий элемент
3. Электроизоляция из модифицированного полиолефина
4. Оплетка из луженой меди
5. Защитная наружная оболочка из модифицированного полиолефина

Важное замечание: при прокладке по асфальту, битуму, рубероиду и т.п. необходимо использовать греющий кабель в оболочке из фторполимера (8BTV-2-CT)

2. Расчет длины греющего кабеля для обогрева кровли и водостоков

• Греющий кабель монтируется в водосточный желоб прямыми участками кабеля
• Длина греющего кабеля должна быть скорректирована в соответствии с расположением водосточных желобов и географическим местоположением кровли
• Широкие или прямоугольные желоба и парапеты могут потребовать монтажа греющего кабеля в несколько ниток

Длина водосточного желоба
+ длина водосточной трубы
+ 1 м на подвод питания
+ 1 м в почве (макс. глубина промерзания)
= необходимая длина греющего кабеля

3. Устройства электрической защиты обогрева кровли

• Количество и номинал автоматических выключателей определяется общей длиной греющего кабеля
• Необходимо использовать УЗО (устройство защитного отключения при утечках тока на землю) на 30 мА; макс. 500 м греющего кабеля на УЗО
• Подвод питания к греющим кабелям должен выполняться в соответствии с местными стандартами и техническими нормами
• Подвод питания к греющим кабелям должен производиться аттестованным монтажником
• Необходимо использовать автоматические выключатели типа «С»

Максимальная длина цепи обогрева кровли рассчитана исходя из минимальной температуры пуска -10 °C, 230 В переменного тока.

4. Модули управления

• EMDR-10
• HTS-D

© 2006-2021, ООО «САМРЕГ»
официальный дистрибьютор концерна Raychem в России