Антиобледенительные системы: современная борьба с сосульками

Posted by vladobl on in Дачные идеи и опыт садоводов

20010,0,3500,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. 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.    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.   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.   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. При подключении он греется, лежащий рядом снег тает и не превращается в лед, а стекает с крыш по водостокам.  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. 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.

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. 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. 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.  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: лед, обледенение, снег, крыши, водостоки, антиобледенительные системы, нагревательные кабели, статьи


НОВОСТИ ПОДМОСКОВЬЯ: В БОРЬБЕ С СОСУЛЬКАМИ ПРИМЕНЯЮТ ПЕРЕДОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Интересные заметки:

Подобранные по важим запросам, релевантные статьи:

СНЕГОСБРОС.mov