Антиобледенение крыши: основной принцип работы
Система антиобледенения кровли состоит из кабельных нагревательных секций и распределительной электрической сети, а также автоматики управления - регулятора температуры, датчиков контроля температуры/влажности и модулей управления.
Для монтажа нагревательного кабеля на крыше и водостоках используют крепежные приспособления: крючки для подвешивания кабеля в водосточных трубах и монтажную ленту для фиксации на крышах и водостоках.
Идея системы проста: в местах возможного образования наледи и по ходу стока талой воды монтируют нагревательный кабель, который включается или выключается по необходимости - в ручном или в автоматическом режиме.
Выделяемое кабелем тепло растапливает залежи льда и снега. Слив воды с крыши происходит через водосточную систему.
Обогрев кровли: какие типы кабелей использовать
Главная роль в борьбе со льдом отведена нагревательному кабелю, который укладывают не по всей кровле, а только там, где может образоваться наледь:
- В водосточных желобах и трубах;
- Ендовах и воронках;
- По краям кровли;
- Во внутренних углах;
- Вокруг мансардных окон.
Используют резистивные (обычные) и саморегулирующиеся нагревательные кабели. Разница между ними - в тепловыделяющем элементе.
В резистивном кабеле им служит металлическая жила, а в саморегулирующемся - полупроводниковая полимерная матрица с углеродным наполнителем.
На различных участках кровли в рамках одной системы можно комбинировать два вида кабеля.
Для монтажа предлагаются уже готовые кабельные секции - отрезок кабеля фиксированной длины, состыкованный с помощью муфты с проводом, который соединяет нагревательный кабель и электрическую сеть.
Есть также нагревательный кабель в бухтах, предназначенный для монтажа на крышах сложной архитектуры.
Резистивные кабели
Выделяют тепло фиксированной мощности, при необходимости могут быть уложены в несколько ниток, что позволяет сократить требуемую длину материала и уменьшить число крепежных элементов.
Применяют одно- и двужильные экземпляры. В двужильных либо обе жилы греющие, либо одна греющая, а другая соединительная.
Секция с одножильным кабелем подключается к сети с двух концов, а с двужильным - с одного. Система с двужильными кабелями на 15-20 % дороже, но проще в планировании и установке.
Резистивные кабели эластичны, но имеют предельно допустимый радиус изгиба (около 10 см).
Фиксированное сопротивление по всей длине материала и постоянная мощность - основной недостаток резистивных кабелей.
Его разные участки могут находиться в разных условиях: один покрыт толстым слоем снега, другой - листвой, а третий лежит на открытом пространстве.
При этом первый участок будет работать эффективно, третий - вхолостую, а второй - излишне перегреваться.
Саморегулирующиеся кабели
Могут поддерживать разную температуру на разных участках системы, лишены подобных недочетов. Их материал в случае превышения заданной температуры уменьшает тепловыделение, предотвращая перегрев.
Тепловыделение по длине секции меняется автоматически, с учетом потерь тепла на определенном участке, а также того, в какой среде находится кабель (в талой воде или на воздухе).
Но и стоимость саморегулирующихся кабелей в 1,5-2 раза выше резистивных.
Очистка снега с крыши: как образуется наледь?
В появлении наледи важную роль играет тепло, исходящее от дома. На зданиях с нежилыми или проветриваемыми чердаками наледи меньше, чем там, где мансарды используют в хозяйственных целях и для жилья.
Есть понятия "холодная крыша" и "теплая крыша". Холодная - это изолированная конструкция или та, температура под которой (на чердаке) близка к температуре наружного воздуха.
Теплой называют крышу с плохой теплоизоляцией, поскольку через нее выходит тепло и под слоем снега возникает плюсовая температура.
На холодной крыше наледь образуется только в период оттепели, поэтому здесь нагревательный кабель достаточно установить в водосточных желобах и трубах.
В случае теплой конструкции дело усложняется: растаявшая вода, попадая в холодные желоба и водосточные трубы, замерзает. Поэтому по краю крыши необходимо установить дополнительный нагревательный кабель.
Его монтируют также на пологих конструкциях, кровлях со сложной геометрией и при большой снеговой нагрузке.
К особо негативным последствиям приводит небрежное проектирование кровельного покрытия, при котором не учитывают требования к вентиляции и теплоизоляции.
В этом случае из-за таяния снега всю площадь крыши, кроме краев, может покрыть толстый слой льда. А когда температура воздуха опустится ниже 0 °C, возникнут заторы в желобах и трубах водосточной системы.
Система антиобледенения кровли: умное управление
Другой важнейший компонент системы антиобледенения - это система управления, без которой кабели будут прогревать покрытие все время, пока включены в сеть.
Гораздо эффективнее не ручное, а автоматическое управление, когда работа осуществляется по заданному алгоритму, то активируя нагрев, то выключая его и переводя систему антиобледенения в дежурный режим.
Применение автоматического управления эффективно (но не обязательно) даже при использовании саморегулирующихся кабелей большой длины, которые лучше полностью обесточить при достижении нужной температуры.
Для автоматизации управления применяют датчики температуры и влажности, которые посылают сигналы на пульт управления для автоматического включения и выключения отдельных элементов.
Датчик температуры должен находиться в продуваемом затененном месте, подальше от дымоходов, кондиционеров и других источников тепла.
Датчик осадков устанавливают на открытом пространстве, а лучшее место для датчика влажности - самый низкий участок системы водоотвода с южной стороны.
Управление системой антиобледенения возложено на контроллер-терморегулятор, работа которого зависит от показателей датчиков. Он управляет функционированием нагревательных секций, которые могут включать в себя нагревательные кабели разного типа, и устанавливает режим на каждом из участков.
Это не только делает их независимыми от соседних отрезков, но и позволяет экономить электроэнергию. Регулятор температуры иногда совершенствуют, снабжая автоматикой защитного отключения, - на случай короткого замыкания в секциях.
На кровле небольшого размера и простой формы используют упрощенный прибор, совмещающий датчик температуры и терморегулятор, а на сложной конструкции - программируемый терморегулятор (метеостанцию).
Автоматика может сама включить нагревательные секции, но возможна и индивидуальная настройка системы с пульта управления.
Кроме того, электроника отслеживает нарушения в работе, о чем сообщают звуковой сигнал и текстовая информация на дисплее терморегулятора.
Питание элементов греющей части и передачу сигналов с датчиков на щит управления обеспечивает распределительная электрическая сеть, состоящая из силовых и сигнальных кабелей, а также коробок для коммутации проводов.
Названия кабелей говорят сами за себя: с помощью сигнальных передают сигналы (от датчиков к щиту управления), а силовой обеспечивает электропитанием элементы греющей части.
Антиобледенение крыши: как рассчитать мощность системы
Чтобы система антиобледенения справлялась со своей задачей, у нее должна быть достаточная мощность.
В районе Киева рекомендуемая мощность кабельных систем составляет 30-50 Вт/м. п. - для узких лотков и водосточных труб, 50- 100 Вт/м. п. - для широких водостоков, 10-30 Вт/м. п. - для скатов крыш и ендовов.
Последняя цифра зависит от состава кровельного "пирога": чем лучше его теплоизоляционные характеристики, тем меньше внутридомового тепла проходит сквозь нее и тем меньшую мощность системы можно запроектировать.
Чем больше мощность кабелей в системе, тем выше ее стоимость. Однако снижать силовые показатели ниже требуемых не рекомендуется, иначе в ситуации, когда происходит резкое похолодание после дневной оттепели, конструкция может не справиться и скорее поможет образованию льда, чем "смоет" снег с покрытия. Так что лучше наоборот - установить кабели с запасом мощности.
В целом для крыши с периметром 30-40 м, что примерно соответствует коттеджу с площадью этажа 100 м2, при наличии 4 водосточных труб понадобится система с установочной мощностью порядка 7-8 кВт.
В южных регионах страны эти цифры будут в 1,5-2 раза меньше. Учитывая, что в году примерно 35-40 дней, когда метеоусловия способствуют образованию наледи, можно примерно подсчитать расходы на поддержание работоспособности системы.
Монтаж и эксплуатация системы антиобледенения
Устанавливать систему должны квалифицированные специалисты, которые на месте предварительно определят наиболее опасные зоны крыши и произведут необходимые замеры и расчеты.
Просто уложить кабель в желобе или трубе недостаточно, он должен быть закреплен фиксаторами из пластика или оцинкованной стали.
При крепеже недопустимо нарушать целостность кровли. Заклепки применяют только для водосточных желобов в местах, где без этого не обойтись. Поверх металлочерепицы лучше наклеить прорезиненную ткань, к которой и цепляют кабель.
А вот на натуральной черепице наледь почти не образуется, и здесь систему укладывают только в водостоках. В ендовах и водосточных трубах элементы крепления кабеля подвешивают к металлическому тросу, чтобы тающий лед не завис на термокабеле и не оборвал его.
Монтаж лучше доверять фирмам, которые обеспечат гарантийное и послегарантийное обслуживание, а также имеют лицензию на установку электрооборудования и сертификат пожарной безопасности на электромонтажное оснащение.
После установки хозяину обязаны предоставить технический паспорт системы, рабочие чертежи и акты сдачи-приемки работ. Последние следует подписывать только после проверки системы.
Раз в 2-3 года (а лучше ежегодно в начале осени) стоит вызывать сервисного специалиста, который осмотрит внешнее состояние нагревательных секций, подтянет при необходимости соединения и контакты, а также протестирует работу управляющей автоматики.
Вопросы безопасности
Электробезопасность систем антиобледенения обеспечивается наличием экранирующей оплетки и надежной изоляции кабелей.
При этом на кровле последние подвергаются резкому воздействию высоких температур и ультрафиолетового излучения, которое провоцирует распад полимерного покрытия. Поэтому здесь используют надежные материалы с хорошей защитной оболочкой.
Подводящий кабель укладывают в атмосферостойкий металлический рукав, чтобы уберечь провод от механических повреждений при обслуживании кровли. Кроме того, все питающие линии должны быть оснащены устройством защитного отключения (УЗО).
При подготовке материала использованы фото из журнала Приватный Дом, aconcordcarpenter.com, heattracespecialists.com