.png)
Ледовое побоище
(системы антиобледенения для крыш)
Зима в наших краях редко бывает одинаково холодной или, наоборот, теплой. Чаще оттепель сменяется заморозками, заморозки - оттепелью. В такой ситуации у большинства домов появляется непростая проблема - обледеневшие карнизы и сосульки на водостоках. Бороться со льдом можно с помощью антиобледенительной системы.
При определенных погодных условиях вес сосульки только за одни сутки может увеличиться на несколько десятков килограммов. Таким образом, живописный на вид ледяной конус будет представлять вполне реальную угрозу для всех жильцов дома. Ну и что, подумаете вы, вероятность падения сосульки не слишком велика, да при случае ее можно и сбить любыми подручными средствами. Зачем тратить деньги, устанавливая какие-то системы против образования льда?
На самом деле проблема обледенения крыши значительно шире, чем вопрос, упадет сосулька или нет.
ВРЕЗ<Мало того, что срыв достаточно массивных ледовых масс создает реальную опасность для жизни людей и может повредить не только автотранспорт, но и архитектурные элементы дома. Из-за накопления льда возрастает механическая нагрузка на элементы кровли, кронштейны, крепления водосточных труб и желобов, что неминуемо приводит к сокращению срока их службы, а значит, к увеличению ваших затрат на соответствующие ремонтные работы.
Поскольку водостоки и желоба забиваются льдом, вода в осенне-весенний период и зимой при оттепелях или стекает на фасад, или задерживается на поверхности кровли. В последнем случае возможны протечки. И тогда страдают верхние этажи дома и части фасада вблизи водостоков и линий стыков плоскостей крыши. В результате перед вами в полный рост встает проблема механической очистки кровли. Эта работа весьма трудоемкая, а сама крыша может понести немалый урон, ведь большинство кровельных материалов (металлочерепица, оцинкованная сталь, медь), очень чувствительны к механическим воздействиям.
Получается, что бороться со льдом необходимо. И здесь на помощь может прийти система электрообогрева тех участков крыши, где наиболее велика вероятность его образования. В системах подобного рода в качестве нагреваемого элемента используются специальные кабели, укладываемые в водостоках и желобах. Благодаря этому подтаявший снег не превращается в лед, а в виде талой воды стекает на землю.
Отчего появляются сосульки
Сам по себе снег, выпавший на крышу, не представляет какой-либо опасности. Вся беда в том, что снежная масса начинает превращаться в лед под влиянием двух факторов - техногенного и природного. Суточные температуры воздуха колеблются с амплитудой, достигающей 15°С. И при колебаниях в диапазоне от +3...+5°С днем до -6...-10°С ночью создаются наиболее благоприятные условия для образования наледи. Талая вода поначалу частично стекает, частично замерзает, создавая наросты льда на водостоках и желобах. Но как только на кровле перекрываются пути для быстрого ухода воды, при наступлении отрицательной температуры она замерзает. Причем при непродолжительном воздействии тепла (например, лучей выглянувшего солнца) ледяные пробки не тают, а лишь увеличиваются. В результате могут образовываться целые ледяные заторы, пробки и сосульки длиной в несколько метров и весом до сотни килограммов, угрожая целостности водостойкой системы.
Основная причина появления наледи - перепад температуры между центральной частью крыши и краем, где расположены водостоки. Он может возникать по нескольким причинам. Самая распространенная - это теплоотвод через верхние перекрытия и кровлю, из-за которого температура центральной части кровли оказывается выше, чем температура уличного воздуха. Разность температур растет, если в доме отсутствуют проветриваемые чердачные помещения, если подкровельное пространство отстроено под жилые помещения или там размещено тепловыделяющее оборудование, например расширительные бачки, коллекторы отопления и т. д. Нижний слой снежного покрова на относительно теплой кровле подтапливается, превращается в талую воду, которая стекает в холодные водостоки и там замерзает, блокируя дальнейший отвод воды. Мансарды, башенки, всевозможные надстройки, сложные крыши с внутренними углами, горизонтальными площадками и выступающими «воротниками» кровельных окон из моды не выходят. И, увы, способствуют формированию снежного покрова. Кстати, с этой точки зрения специалисты считают наиболее эффективной в условиях средней полосы России скатную крышу максимально простой формы с углом наклона не менее 30° - это оптимальный вариант для лучшего схода снега.
Из-за солнечной радиации на границах снегового покрова таяние активизируется. По данным метеорологов, в среднем за зиму фиксируется около 70 переходов температуры через отметку 0°С. Именно эти суточные колебания в вечернее время приводят к быстрому охлаждению воздуха (а значит, и водостоков), тогда как массы снега на кровле, вместе с элементами самой кровли, могут некоторое время сохранять тепло.
Что можно противопоставить натиску природы? Пожалуй, только современные технологии. При создании антиобледенительных систем инженеры исходили из соображений, что выгоднее нагреть талую воду, не дав ей замерзнуть, чем растопить уже образовавшийся лед. В этом случае понадобится гораздо меньше мощности, а значит, и расход электроэнергии станет более экономным. Так что основная задача системы - в течение зимы и межсезонья сопроводить образующуюся на крыше воду до уровня земли, попросту не дав ей замерзнуть на элементах кровли и в водостоках, а заодно исключить протечки, повреждения отделки фасада и крепежа водосточных труб. Реализуется эта довольно простая по своей сути идея в виде сложного инженерного комплекса. Принцип его работы обобщенно сводится к следующему.
Системный подход
В самых «неблагоприятных» местах крыши (желобах, водостоках и т. д.), где наиболее часто образуется наледь, и на всем пути следования талой воды укладывается нагревательный кабель с электропитанием от сети с напряжением 230 В. Нагревом управляет специальный автоматический терморегулятор, принимающий команды от одного или нескольких датчиков, установленных на кровле. Это могут быть датчики температуры, влажности воздуха и осадков, датчик наличия воды. Как только они сигнализируют, что в атмосфере складываются условия, способствующие образованию льда (а это происходит, как правило, во время выпадения осадков в холодное время года или капельного таяния снежного покрова на основной части крыши во время оттепели), термостат (или программируемый терморегулятор, своего рода домашняя метеостанция) «активирует» подачу электроэнергии, и греющий кабель начинает выделять тепло. Образующаяся при этом вода свободно и беспрепятственно стекает по желобам, лоткам и водостокам.
Обычно система антиобледенения и обогрева кровли и водостоков состоит из нескольких функциональных подсистем. Во-первых, это так называемая «греющая часть» - собственно нагревательные кабели, которые должны быть электробезопасными, механически прочными, стойкими к солнечным лучам и атмосферным осадкам. Важной составной частью «греющей» подсистемы являются всевозможные крепежные элементы. Они фиксируют нагревательные кабели в заданном месте крыши и в водосточных конструкциях. И, во-вторых, распределительная сеть - комплект силовых и сигнальных (информационных) кабелей и распределительные коробки для коммутации проводов. На эту подсистему возлагаются обязанности обеспечивать электропитанием все элементы греющей части и проводить информационные сигналы от датчиков до щита управления. «Сердцем» антиобледенительного комплекса является автоматическая система управления, в которой задействованы специальные терморегуляторы, датчики температуры и влажности, пускорегулирующая и защитная аппаратура.
Тепло бежит по проводам
Теперь самое время поговорить о наиболее важных компонентах системы. Начнем с самого главного - с нагревательных элементов. Роль нагревателя в антиобледенительных комплексах играют специальные кабели. Их назначение - преобразовывать протекающий по ним электрический ток в тепло. Поэтому мощность на единицу длины (удельное тепловыделение) - их важнейший технический параметр. Кабель прокладывают и закрепляют в местах предполагаемого обледенения - по краю крыши и капельника, в ендовах, вокруг выступающих конструкций (фонари, трубы, мансардные окна и т. д.), а также вдоль всей системы водостока. На плоских крышах и крышах с малым уклоном (до 30°) нагревательный кабель обычно монтируют либо по всей поверхности, либо на приемных водосточных воронках и участках, прилегающих к водостокам.
Резистивные кабели имеют постоянное неизменное сопротивление по всей длине и состоят из тепловыделяющей металлической жилы, изоляции, медной оплетки и внешней оболочки.
Как правило, при укладке используют либо кабельные секции, либо кабель, поставляемый в бухтах (барабанах). Секции - это уже готовые изделия, в которых отрезок кабеля фиксированной длины с помощью специальной муфты на заводе-изготовителе состыкован с так называемым «холодным концом» - питающим проводом, предназначенным для соединения нагревательного («горячего») кабеля с электрической сетью. Длина «холодных концов» также фиксирована и составляет 0,75-3 м. Концы питающих проводов заводятся в распределительную клеммную коробку, где состыковываются с другими электропроводами, по которым подводится электропитание от силового щита. Так что, по сути, нагревательная секция - основной элемент системы антиобледенения, а муфты, соединяющие холодные провода с постоянно нагревающимся и остывающим нагревательным кабелем, - самый критичный элемент всей конструкции. От надежности муфт зависит срок службы системы, поэтому производители обычно испытывают нагревательную секцию в весьма жестких условиях. Многие фирмы соединяют нагревательные жилы кабеля с «холодными» проводами с помощью механически опрессованных втулок. Те помещаются в пластиковую коробку и затем заливаются специальной мастикой. Это обеспечивает надежность и герметичность соединения. Резать готовые секции нельзя.
Другой вариант - прокладывание греющего кабеля из бухт. Такой кабель нарезают непосредственно на месте укладки, а для подключения проводов питания или других нагревательных секций применяют соединительные термоусаживаемые муфты.
Большинство фирм выпускает и готовые нагревательные секции, и кабель в бухтах. Но делать отрезки любой длины нельзя: длина кабеля обусловлена такими характеристиками, как сопротивление, удельная мощность и используемое напряжение электросети. Мощность тепловыделения зависит от величины отрезка. К примеру, для получения требуемой мощности 30 Вт/пог. м для кабеля с сопротивлением 70 Ом/пог. м нужна длина 15,5 м. Если она будет меньше, кабель перегреется, если больше - не выйдет на номинальную погонную мощность.
Дело техники
Работа антиобледенительных систем при температурах ниже -15°С, как правило, не нужна. Во-первых, в этом случае обычно не образуется наледь и резко уменьшается количество влаги из-за теплопотерь самой кровли. Во-вторых, при таких условиях количество выпадающих осадков в виде снега сокращается.
Не страшно, если снег выпадет при морозной погоде. Чтобы его растопить, придется, по идее, положить 3 или 4 нитки кабеля. Но это увеличение стоимости системы в 2 или 3 раза. Поэтому имеет смысл подождать, когда потеплеет и снег начнет подтаивать. Вот почему рабочий режим систем ограничен снизу температурой -6...-15°С.
На сегодняшний день производители выпускают резистивные кабели либо одножильной (с одной греющей жилой), либо двухжильной конструкции (одна жила - греющая, вторая - соединительная). Секцию с одножильным греющим проводом подключают к питающей сети с обоих концов, а двухжильный кабель - только с одного конца (на противоположном располагают заглушку, внутри которой греющая и соединительная жилы соединены). Использование двухжильных греющих кабелей несколько проще при монтаже, но они немного дороже одножильных. Греющие жилы защищены изоляцией из высокомолекулярного полиэтилена, поверх которой нанесен еще один слой изоляции, а затем медная экранирующая оплетка. Снаружи кабель защищен высокопрочной оболочкой из поливинилхлорида (ПВХ) или из фторполимерных композиций.
Конечно, каждый производитель заботится о том, чтобы его кабель служил как можно дольше и был максимально надежен. Как отдельную разновидность в классе резистивных «проводов-нагревателей» можно упомянуть так называемые зональные кабели. Тепловыделяющий элемент здесь представляет собой куски проволоки из сплава высокого сопротивления, наложенные по спирали на две изолированные токопроводящие жилы. Причем шаг соединения «спирали» с этими жилами - не более 1 м. Таким образом, формируются зоны тепловыделения, соединенные параллельно. Кабель имеет множество нагревательных зон и может быть использован кусками. Нарезая их, вы не рискуете нарушить работу всей цепи. Зональные кабели иногда называют «квазисаморегулирующимися», поскольку в процессе укладки их можно резать «по месту» на куски, кратные по длине греющей зоне, непосредственно на объекте. Тем самым уменьшается перерасход кабеля.
Зональные провода имеют удельное тепловыделение от 15 до 200 Вт/м (в зависимости от сечения спирали) и запитываются с одного конца. Их рекомендуется укладывать на кровлях, в длинных и сверхдлинных водостоках (40 м и более), а также в системах, где необходимо абсолютное отсутствие наледи. В итоге получается, что при этом жесткая характеристика зонального кабеля перерастает из недостатка в достоинство.
Отдельной разновидностью резистивных кабелей можно считать их бронированные варианты с дополнительной одинарной или двойной оплеткой из стальных оцинкованных проволок - для надежной защиты от механических повреждений. Основная область применения таких кабелей - укладка в бетонную стяжку при обустройстве систем подогрева открытых площадок, пандусов, ступеней, а также бетонных водоотводных лотков.
В отличие от резистивных, саморегулирующиеся кабели автоматически меняют свое тепловыделение в зависимости от температуры внешней среды. Причем количество выделяемого тепла варьируется, так сказать, локально: каждый участок кабеля «приспосабливается» к окружающим именно его условиям. Как это происходит? Нагревательным элементом в саморегулирующихся кабелях служит так называемая матрица, выполненная из полимера с добавлением токопроводящего углеродного материала и расположенная между двумя токоведущими жилами. Когда участок кабеля оказывается в условиях низкой температуры окружающей среды, материал греющего элемента сжимается, сопротивление снижается, ток проходит через матрицу, и та интенсивно выделяет тепловую энергию. То есть на холодном куске кабеля ток течет не вдоль жил, а поперек, от одной жилы к другой. При повышении температуры электрическое сопротивление матрицы становится очень высоким, что приводит к резкому снижению мощности тепловыделения. Мощность тепловыделения кабелей меняется и в зависимости от того, в какой физической среде находится кабель, скажем, в талой воде или на воздухе. Для эффективной работы систем в российских климатических условиях, по мнению специалистов, достаточно кабеля с удельным тепловыделением при 0°С - 36 Вт/м в талой воде и 18 Вт/м на воздухе.
Выбирая лучшее
На первый взгляд кажется, что можно сэкономить, разыскав в магазине товар подешевле. На самом же деле собственно кабельная система без разработки проекта и осуществления монтажных работ бессмысленна.
Как правило, крупные фирмы-установщики работают с определенными поставщиками материалов и оборудования. В этом есть смысл, ведь у компании накапливается опыт по проектированию и оптимальной адаптации системы под российские условия.
Какой тип кабеля лучше выбрать? Резистивные кабели обеспечивают повышенную погонную мощность и при необходимости могут быть уложены в несколько ниток. Использование повышенной погонной мощности позволяет сократить требуемую длину кабеля и уменьшить число крепежных элементов. А большая линейка погонных сопротивлений кабелей обеспечивает возможность обогрева практически любых элементов кровли. Резистивные кабели - самые эластичные, имеют малый допустимый радиус изгиба (порядка 100 мм) и хорошо ложатся по месту на кровлях практически любой сложности.
Конечно, кабели этого типа дешевле, но у них есть несколько серьезных недостатков. Один из них - необходимость постоянного ухода и обслуживания. В частности, периодического удаления с крыши мусора, хотя бы перед наступлением зимнего сезона, что непросто, если это крыша с мягкой кровлей или с крутыми скатами. Большой недостаток резистивных кабелей - фиксированное сопротивление по всей длине секции. То есть при разных условиях работы отдельных участков кабеля тепловыделение остается одинаковым. Представьте себе: один участок секции лежит на чистой крыше, второй - под грудой опавшей листвы, а третий - под толстым слоем снега. Датчики, реагируя на влагу под снежным покровом, включают систему, но эффективно работает лишь тот отрезок, который находится под снегом, остальные же попросту греют воздух, расходуя электроэнергию впустую. А под грудой листвы кабель и вовсе может перегореть.
Саморегулирующиеся кабели меняют свое тепловыделение в зависимости от окружающих условий и температуры. Близкий по мощности резистивный кабель постоянно выделяет свои 30 Вт/м, но зимой такой мощности может оказаться мало, а весной - слишком много. А если учесть важнейший параметр системы - расход электроэнергии, то здесь саморегулирующийся кабель вне конкуренции. Он сам «чувствует», куда и сколько подать мощности. Если талую воду отводят в дренажную систему, целесообразнее закладывать в трубы не резистивные, а саморегулирующиеся кабели. Их кладут и там, где есть опасность засорения крыш и водостоков опавшей хвоей, семенами и листьями деревьев.
Саморегулирующийся кабель дорог, однако его можно нарезать на куски практически любой длины (от 20 см). Резистивный же укладывается секциями фиксированной длины, обычно не совпадающей с длиной водостоков. Приходится «округлять» вверх до ближайшей секции, а значит, расход кабеля возрастает. Чем больше укладывается кабеля, тем больше объем работ, то есть увеличивается стоимость монтажа. С другой стороны, резистивный кабель больше подходит в случае, когда приходится иметь дело с множеством однотипных узлов (например, 10 водосточных труб высотой по 10 м). Подобрав секцию нужной длины, перерасход кабеля можно сократить до разумного минимума.
По данным метеослужб...
Существуют границы установленных мощностей греющей части систем, определенные на основании практики. Их несоблюдение приводит к неработоспособности системы в указанном диапазоне температур, а значительное превышение - к перерасходу электрической мощности без какого-либо улучшения работы.
На горизонтальных участках кровли суммарная удельная мощность на единицу площади поверхности обогреваемой части (лоток, желоб и т. п.) должна быть не менее 180-250 Вт/м2. Линейная мощность нагревательных кабелей в водостоках должна составлять минимум 20-30 Вт на 1 м длины и расти по мере увеличения длины водостока до 60-70 Вт/м. Расчетная мощность всей системы для загородного дома зависит не столько от площади кровли, сколько от ее конфигурации, длины водосточных труб и лотков, высоты (этажности) здания. В среднем это 3-4 кВт. На простую двускатную крышу нужно раза в 2 меньше мощности, чем на сложную - с башенками, мансардами, ендовами, примыканиями и т. д. Что характерно, тип кабеля не влияет на закладываемую в проект расчетную мощность. Ведь главная задача - чтобы ее было достаточно для эффективного функционирования всей системы.
ВРЕЗ:<Нагревательные кабели - хотя и главный, но не единственный компонент системы антиобледенения. Многие полагают, что систему надо включать, когда идет снег, кто-то другой - что она должна действовать всю зиму. Последнее - все равно, что топить ассигнациями. На самом деле антиобледенительный комплекс работает по заданному алгоритму, то активируя нагрев, то выключая его и переводя систему в дежурный режим.
Функция управления возложена на специальные контроллеры-терморегуляторы. Для небольших несложных крыш подойдет простейший вариант - на основе датчика температуры и терморегулятора, включающего систему только в заданном температурном диапазоне (обычно от -10 до +3-4°С). Для управления антиобледенительной системой на сложных кровлях рекомендуется устанавливать программируемый терморегулятор, часто называемый метеостанцией. При этом, кроме датчиков температуры, в комплект включаются датчики наличия влаги и контроля осадков. «Метеостанции» собирают и анализируют информацию о температуре и влажности, после чего автоматически выбирают режим работы терморегулятора. Кроме того, отслеживаются нарушения в работе системы, о чем сообщают звуковой сигнал и текстовая информация на жидкокристаллическом дисплее терморегулятора.
Датчик температуры устанавливается в тени, в продуваемом месте, вдали от источников тепла, кондиционеров, дымоходов, чтобы измерения носили наиболее объективный характер. Датчик осадков лучше всего расположить на открытом месте, чтобы сверху ничего не нависало. Желательно подобрать место установки так, чтобы при сильном ветре выпавший снег не сдувало с датчика. Наконец, датчик воды ставится в самом низком месте водоотводящей системы. Не следует сбрасывать со счетов и «ориентацию» приборов по сторонам света. Желательно датчик воды ставить на южную сторону, ведь именно там при оттепели начинает стаивать вода. На загородный дом, как правило, монтируют один комплект автоматики.
Монтаж и стоимость
Заказать проектирование и установку кабельной системы можно в специализированной фирме. Их в Барнауле не так уж много. Если вы решились бороться с сосульками, лучше вызвать специалиста на место. Чтобы по телефону выяснить примерную стоимость системы, нужно знать, по крайней мере, общую длину лотков и водосточных труб и в двух словах рассказать, что у вас за кровля. Если крыша простая (двух- или четырехскатная), известна длина лотков и труб, вам, скорее всего, довольно точно скажут, во сколько обойдутся работа, материалы и оборудование. Если крыша сложная, без выезда на объект и замеров говорить о чем-либо трудно.
Зато специалист проведет измерение отдельных обогреваемых участков кровли, постарается выявить зоны, опасные с точки зрения накопления снега и образования льда. Определяются также высота здания; длина, высота и ширина крыши; уклон кровли; длина и диаметр водосточных труб; длина и размеры лотков, желобов. С вами обсудят местоположение обогреваемых зон кровли, оценят удельные мощности обогрева для всех узлов системы, количество ниток и тип нагревательного кабеля, а при необходимости обговорят алгоритм работы системы.
Очень важен вопрос крепления нагревательного кабеля в каналах для стока, поскольку просто бросить кабель в лоток недостаточно - он должен лежать именно в том месте, где течет вода. Одни установщики предлагают «фирменный» пластиковый крепеж от производителей кабелей. Монтаж в таком случае происходит быстро, и с вас возьмут меньше денег за работу. Но если пластиковые крепления неизвестного происхождения, они прослужат один, максимум два сезона. Другие компании используют полоски оцинкованного листа, из которых сгибаются специальные фиксаторы. Они крепятся таким образом, чтобы не оставлять повреждений в лотках (в верхней части трубы).
Чем выше уровень квалификации монтажников, тем меньше отверстий в кровле. В лотках и трубах отверстий не делают, провода фиксируют крепежными элементами в верхней части. А вот если кабель укладывается на кровлю, имеет смысл установить снегозадержание (последнее «притягивается» к обрешетке кровли с помощью саморезов или анкерных болтов).
Технология монтажа зависит от материала кровли. Скажем, на натуральной черепице кабели обычно не раскладывают, так как на ее поверхности наледи почти не образуется. Вследствие хрупкости материала ходить по кровле и просверливать в ней отверстия довольно сложно, поэтому выполняется обогрев только лотков и труб.
Если крыша покрыта металлочерепицей, проследите, чтобы число отверстий в кровле оказалось минимальным. Многие компании в таком случае сначала наклеивают на крышу прорезиненную ткань, к которой и крепят нагревательные кабели. Мягкие кровли хороши толстым кровельным пирогом, роль дополнительной защиты здесь играет сплошной слой влагостойкой фанеры. Если в качестве дополнения к обогреву водостоков нужно укрепить на такой крыше устройства снегозадержания, добросовестный установщик позаботится, чтобы все отверстия были тщательно заделаны герметиком.
Когда заходит речь о сравнительной стоимости антиобледенительных систем для крыш на основе резистивных и саморегулирующихся кабелей, четырехкратная разница в цене вовсе не означает, что общая стоимость систем будет тоже разниться в несколько раз. Ведь многие компоненты (шкаф управления, система электроснабжения, крепежные элементы) одинаковы для всех типов нагревательных элементов. Так что разница оказывается не такой большой: система с саморегулирующимися кабелями дороже на 30-40%.
Базовая стоимость нагревательного элемента – около 315руб/. п.м (на трубу диаметром около100мм). Монтажные работы рассчитываются в зависимости от типа крыши и сложности установки, если необходимы высотные услуги - это отдельная цена.
И не забывайте поддерживать систему! Сервисное обслуживание – обязательное условие правильного функционирования системы стаивания льда. При проведении регламентных работ специалист компании осматривает внешнее состояние нагревательных секций, подтягивает контакты в клеммных коробках, тестирует шкаф управления и работу всей автоматики. В основном работы проводятся летом или в межсезонье, перед приведением системы в «боевую готовность».
Системы стаивания льда актуальны как для коттеджей, жилых домов, так и производственных и торговых помещений. Например, компания «Теплый пол» установила такую систему не только на многочисленных жилых домах, но и на Алтайском краевом театре драмы им. Шукшина, ТЦ «Космос» и многих других.
И будьте уверены, с приходом холодов вам не придется самостоятельно вести безнадежную борьбу со льдом на крыше. Современная техника добилась в этом деле значительно больших успехов.
Материал подготовила Анна Сабанова
Редакция благодарит компанию «Теплый пол» за помощь в подготовке материала.
Назад в раздел
