Антиобледенительные системы: современная борьба с сосульками

В последние годы зима у нас неустойчивая: оттепели часто сменяются заморозками, заморозки — оттепелями. Из-за таких погодных «качелей» появление сосулек на карнизах и выступах стен неизбежно, как и обледенение водостоков. При проектировании домов архитекторы обычно учитывают эту проблему. Однако конструктивные строительные решения далеко не всегда могут полностью устранить причины льдообразования.

Cовременная борьба с сосульками

Чем проще профиль крыши и больше угол ее скатов, тем меньше шансов у льда. Самое милое дело — крыша простой формы с уклоном ската не менее 30°. Наличие холодного проветриваемого чердака и отсутствие желобов также сокращают шансы «ледникового периода». А вот мансардные окна, балкончики, башенки, внутренние разжелобки (ендовы) и т.п. в прямом смысле льют воду на мельницу образования снежного покрова на крыше, о вредных и опасных последствиях которого вам рассказывать не нужно. 

Мансардные окна, балкончики, башенки, внутренние разжелобки (ендовы), архитектурные детали в прямом смысле льют воду на мельницу образования снежного покрова на крыше и прочих конструкциях
 
Соответственно, все эти архитектурно-строительные детали способствуют появлению наледи и сосулек на кровле и водосточных системах.

Вспомним общедоступную физику

Наледь образуется не постоянно в холодную погоду, а в феврале-марте, когда температура воздуха скачет от +3...+5 °С днем до -6...-10 °С ночью. Именно поэтому эксплуатационный режим систем, о которых пойдет речь, устанавливается на уровне  не ниже, чем +5...-15°С.

Есть две причины появления наледи на крышах и водосточных системах:
  1. расход тепла через кровлю,
  2. скачки температур от плюсовых к минусовым во время оттепелей.

Снег на крыше под лучами солнца или из-за утечек тепла из комнат тает, и вода течет по карнизам и водостокам. Замерзая при переходе через ноль, она превращается в лед. В желобах и водосточных трубах образуются ледовые пробки. Так как лед тает медленнее снега, то при новом потеплении ледовые пробки могут увеличиваться. 

Расход тепла через перекрытия дома и кровлю приводит к тому, что температура центральной части крыши становится выше температуры окружающего воздуха. В основе этой «беды» лежит слабая теплозащита подкровельного пространства и нулевая кровельная вентиляция. Тающий снег на скатах постепенно сползает, а талая вода замерзает на обдуваемых ветерком свесах крыши, образуя наледи и сосульки и закупоривая водосток.

Тающий снег на скатах постепенно сползает, а талая вода замерзает на обдуваемых ветерком свесах крыши, образуя наледи и сосульки и закупоривая водосток
 
Заторы воды на кровле в ненастные сезоны приводят к протечкам, портящим верхние этажи домов и фрагменты фасадов около водостоков и ендов. В подкровельном пространстве становится сыро. Это неизменно повышает теплопроводность утеплителя (результат, обратный желаемому) и провоцирует появление грибков и плесени на деревянных стропилах.

Лед в водостоках не только деформирует, но может даже разрушить элементы водосточной системы. Кто из нас не видел сломанные водостоки и разорванные льдом трубы? Висящие на карнизах крыш сосульки не только портят внешний вид дома (с этим еще можно смириться на пару суровых недель), но и угрожают жизни хозяев и случайных прохожих.

Висящие на карнизах крыш сосульки не только портят внешний вид дома (с этим еще можно смириться на пару суровых недель), но и угрожают жизни хозяев
 
Самый эффективный способ справиться с этой проблемой — использование кабельных антиобледенительных систем. Этот метод повсеместно применяют в северных странах. Смысл его заключается не в борьбе с уже образовавшейся наледью, а в предотвращении ее образования.

Не дать воде заледенеть на элементах кровли и в водостоках, обеспечить возможность ее отвода по водостокам в ливневую канализацию — главная задача кабельной антиобледенительной системы. Согласитесь, что для подогрева талой воды понадобится меньше теплозатрат (расхода электроэнергии), чем для растапливания льда.   
 

Кабельная антиобледенительная система 

Суть устройства кабельных антиобледенительных систем проста: на крыши и в водосточные системы укладывается нагревательный кабель.

Для плоской черепицы предусмотрены специальные клипсы крепления кабеля. Фото: www.profstroy33.ru

При подключении он греется, лежащий рядом снег тает и не превращается в лед, а стекает с крыш по водостокам. 

Кабель греется, и лежащий рядом снег тает. Фото с сайта http://www.icedamcompany.com

А там уже установлены свои подогревающие кабели. Главное — не дать воде заледенеть. 

Система включает греющие кабели, силовые провода, датчики, пульт управления, распределительные коробки и крепеж. Электрокабели питаются от бытовой сети с напряжением 220 В. Раз так, то при проектировании и установке системы необходимо следовать требованиям Правил устройства электроустановок (ПУЭ). Вы найдете их в статье Обычное привычное электричество

Помимо защиты от перегрузок, система электропитания обязательно должна включать, датчики контроля изоляции или устройство защитного отключения (УЗО). Все это, вместе с заземленной оплеткой греющего кабеля, обеспечит полную электробезопасность антиобледенительной установки.

Работой кабелей «руководит» автоматический терморегулятор, снимающий нужную информацию с установленных на кровле датчиков — температуры, относительной влажности воздуха, наличия на кровле воды.
Схема коммутация отдельных элементов системы. Фото: www.evrolain.com.ua

После получения сигналов о климатических условиях, провоцирующих образование льда, терморегулятор дает «добро» на включение электроэнергии по петлям греющего кабеля, который начинает греться сам и выделять тепло. При хорошей погоде терморегулятор автоматически отключает нагрев. Тут надо иметь в виду, что лишний перегрев — это выброшенные деньги, которые вам еще могут пригодиться.

Описанная ситуация — это высший пилотаж, подразумевающий 100% комплектность нагревательной системы. Но можно немного сэкономить: отказаться от датчиков и терморегулятора и управлять системой в ручном режиме. 

Комплект оборудования кабельного обогрева состоит из:
  • греющего сегмента, включающего нагревательные кабели и элементы их закрепления;
  • распределительного сегмента (в полной комплектации), состоящего из силовой сети для питания нагревательных кабелей, информационной сети, передающей сигналы от датчиков к системе управления, и распределительных коробок;
  • автоматической системы управления.

Куда ставить?

Прокладывать греющий кабель исключительно по краю кровли и не обогревать водосточные трубы не имеет резона: талая вода стечет с крыши, но, попав в холодный водосток, тут же замерзнет.

Этот снимок автор статьи сделал в Норвегии. Там не найти ни одной водосточной трубы без греющего электрокабеля. Переизбыток водопадов дарит этой стране дешевую электроэнергию


Особенно нужен обогрев  на сложных элементах кровли: на внутренних углах, около выступающих конструкций (фонари, трубы, мансардные окна и т. д.), а также на плоских площадках. На плоских крышах и крышах с малым уклоном (до 30°) нагревательный кабель обычно прокладывают либо по всей поверхности (сколько тут «набежит» электричества!), либо на приемных водосточных воронках и участках, прилегающих к водостокам.

Электрический кабель прокладывают по краю кровли, внутри желобов и опускают в водостоки  по внутренней поверхности трубы и воронки. Внизу у водосточной трубы, на вырезанном изливе провод выполняется в виде петли.

Монтаж систем обогрева труб и кровли. Фото с сайта http://soldim-heating.ru

На карнизном свесе нагревательный кабель размещают точно по кромке. Если не следовать этой рекомендации, то кабель растопит снег, но талая вода, дойдя до холодного края кровли, замерзнет и превратится в сосульки. Эффект будет обратный, а с учетом расходов на электроэнергию — минусовой.  

Для того чтобы зафиксировать кабель в нужном положении и исключить его спутывания и перехлесты, применяют специальные зажимы и крепеж.

Кабельный обогрев желоба. Фото с сайта http://otopim-dom.ru

Расчетная мощность системы зависит от:
  1. площади крыши и ее конфигурации, 
  2. длины водосточных труб и лотков.  

Ее вычисляют по длине греющего кабеля и фактически потребляемой мощности на 1 пог. м кабеля, которая обычно составляет 25-60 Вт. Вот тут уже можно взять в руки карандаш и заняться примерными расчетами конкретно для вашего дома или коттеджа.

Пример расчета:
Скажем, на ваш дом садоводческое товарищество выделяет 6 кВт, то есть 6000 Вт. Давайте один киловатт зарезервируем для холодильника, телевизора и дежурного освещения. Таким образом, у вас есть 5000 Вт для прогрева рабочих кабелей. Разделим 5000 Вт на 50 Вт/1 погонный метр. Получаем 100 м кабеля. Таким образом, вы можете оперировать длиной кабеля в 100 метров. Теперь подсчитайте периметр крыши и длину водосточных труб вашего загородного дома. Для скромного коттеджа такой длины кабеля может и хватить.

Тут еще следует помнить, что такое «разбазаривание» электроэнергии, направленное на борьбу с объективными природными явлениями, длится сотню-другую часов в год.
  

Как устроены нагревательные кабели?

Основной технический параметр кабеля — мощность на единицу длины. Другими словами, важно, сколько тепла выделит один погонный метр кабеля. 

Нагревательные кабели. Фото с сайта http://www.icedamcompany.com

Дополнительные требования с учетом работы «на открытом воздухе» также весьма строги:
  • электробезопасность, 
  • атмосферостойкость, 
  • стойкость к УФ-излучению,
  • механическая прочность.
 
Существует два типа греющих кабелей:
  1. резистивные с постоянным удельным сопротивлением;
  2. саморегулирующиеся со специальным греющим элементом, изменяющим свою мощность в зависимости от внешней температуры.

Первые состоят из металлической токопроводящей жилы, выделяющей тепло, изоляции, медной экранирующей оплетки и высокопрочной внешней оболочки из ПВХ или фторполимера. Различаются одножильные (одна греющая жила) и двужильные (одна жила греющая, вторая — соединительная) кабели. Вторые стоят дороже, но монтируются легче .

Одножильный кабель подключают к питающей сети с обоих концов, двужильный — с одного. На другом конце ставят заглушку, соединяющую греющую и соединительную жилы. Выбор типа кабеля зависит от площади и конфигурации обогреваемых участков крыши.

Основной порок резистивных кабелей — неизменное сопротивление по всей длине, и поэтому они везде греют одинаково. Это приводит к излишним затратам энергии, так как  условия теплоотдачи на протяжении всей длины кабеля могут быть различными.

Например, слетевшая с деревьев и накрывшая собой часть кабеля листва заметно изменяет теплотехнические условия эксплуатации этого отрезка. Поэтому на некоторых участках резистивный кабель будет перегреваться, а это неоправданно повысит затраты на его эксплуатацию. А под листвой он и вовсе может перегреться и перегореть. Такой кабель требует постоянного наружного контроля и ухода: например, уборки веток, опавшей листвы и прочего мусора с крыши. 

Кроме резистивных, есть еще саморегулирующиеся кабели, автоматически меняющие тепловыделение в зависимости от температуры окружающей среды и способные экономно расходовать электроэнергию. Причем это свойство локальное: каждый участок кабеля реагирует на окружающие именно его условия.

Это поистине высокие технологии. Не углубляясь в них, скажу, что между двумя токоведущими жилами расположен подключаемый к ним нагревательный элемент — полимерная матрица с токопроводящим наполнителем. У последнего большой коэффициент теплового расширения. Поэтому когда становится холодно, материал греющего элемента матрицы сжимается, сопротивление его уменьшается, а величина тока, проходящего через матрицу, возрастает. Разумеется, тут же возрастает и тепловыделение. И наоборот: при повышении температуры воздуха сопротивление увеличивается, а количество теплоты уменьшается, что предотвращает перегрев. Такому кабелю не страшен покров из прошлогодних листьев.

Выбор того или иного типа кабеля зависит от особенности каждой крыши и финансовых возможностей владельца дома.
 

Работа для профессионалов 

Спроектировать и инсталлировать кабельную систему антиобледенения собственными силами дано далеко не каждому. Особенно это касается вопросов электробезопасности. Проанализировать ситуацию, провести грамотный расчет системы, выбрать качественный материал и надежное оборудование — для этого требуется опыт профессионалов или одаренных Кулибиных. Необходимо учесть, что: 
 
  • Определяющее требование для установки антиобледенительной системы — наличие свободной мощности электросети. 
  • Работы по инсталляции кабелей выполняются только при полном отсутствии снега-дождя при t не ниже -5°С
  • И еще одно обязательное условие: все электрические подключения должны выполняться только дипломированным электриком. 

Работы выполняются в следующей последовательности.
  1. Желательно еще до укладки верхнего слоя кровли прокладывают распределительную сеть и устанавливают распределительный шкаф. 
  2. После укладки кровли и водосточной системы устанавливают греющую сеть и ставят датчики. 
  3. Затем монтируют управляющую и коммутирующую аппаратуру и испытывают систему.  

Смонтированный на кровле нагревательный кабель предохраняют от механических повреждений  снегоотбойником. Для надежной фиксации кабеля используют специальную монтажную ленту, сетку с морозоустойчивыми хомутами, специальные пластиковые крепления.

Шаг между креплениями не должен превышать 300-350 мм. Требуется следить за тем, чтобы линии кабеля не контактировали и уж тем более не переплетались между собой. В начале осени проводится тестовый запуск для проверки готовности системы к работе в холодный период.

Цена установки антиобледенительных систем широко варьируется в зависимости от применяемых материалов и оборудования, режима работы системы управления и характеристик крыши. Дорогие системы характеризуются повышенной надежностью и дольше служат, и, что особенно важно, позволяют существенно снизить потребление энергии. Ведь расходы на оплату электричества — основной недостаток кабельного обогрева. Хотя он во многом  зависит от расчетливой и бережной подачи напряжения на тепловой кабель.

При условии грамотного проектирования и монтажа применение систем антиобледенения крыши на основе греющих кабелей позволит вам полностью исключить образование наледи и обеспечить работоспособность водостока. И что самое главное, кровля останется целой и невредимой независимо от превратностей погоды и климата.

Статья размещена в разделах: , , , , , , ,
Автор статьи:
Добавили статью в избранное
kloklo kloklo и еще 2 человека




Комментарии (2)
комментарий ожидает подтверждения или был удален
Добрый всем день! Традиционно отопительный кабель, располагающийся в водосточной трубе, завершается петлей на нижнем обрезе водосточной трубы. Однако на территории Иверского монастыря (Валдайский район Новгородской области) его воссоздатели-инженеры пошли дальше в прямом и переносном смысле и проложили кабель и по сливному лотку, направляющему водный поток мимо отмостки на прилегающий газон.
Отопление сливного лотка
Отопление сливного лотка

Пожалуйста, оставьте комментарий

Или через:


Эти материалы также могут вас заинтересовать