Системы электрообогрева кровли и водостока (крыша без сосулек)

Наледь, образующаяся на крышах домов и сооружений во время резкой смены температур, как и сосульки, представляют большую опасность не только для жителей этих и близлежащих домов, но и для их имущества.

Во-первых, скатывание ледяных масс с крыши или падение сосулек может привести к травмам и нанести вред здоровью или повреждениям припаркованных в непосредственной близости автомобилей.

Во-вторых, снег и лед, скапливающийся на крышах, мешает естественному удалению избыточной влаги через водоотводы и приводит к их разрушению, попутно увеличивая износ и самих кровельных материалов, создавая опасность образования течей.

Причины обледенения и образование сосулек на крышах могут быть самыми разными, но в их основе всегда лежит температурный дисбаланс между разнонагретыми участками крыши. Тающие при плюсовой температуре снежные массы превращаются в воду, которая попадая на холодные участки крыши, замерзает, образуя наледь. В дальнейшем эти ледяные массы мешают оттоку талой воды, все более нарастая и образуя многометровые сосульки, являющиеся серьезной угрозой жизни и здоровью людей.

Система антиобледенения (система обогрева крыши и стоков) эффективно борется с образованием наледи на крышах домов и строений. Состоит она, как и другие обогревательные системы такого же типа, из нагревательной части (это могут быть как резистивные, так и саморегулирующиеся кабели или их комбинации), системы управления и электрораспределительной сети.

Система управления включает в себя набор термодатчиков, которые постоянно измеряют температуру окружающей среды, нагревательного элемента и самой кровли. По результатам этих измерений, поступающих на установленный в шкафу управления термостат, производится периодическое включение-выключение нагревательной части. Это позволяет соблюдать требуемый температурный режим с минимальными затратами электроэнергии.

Силовые кабели, провода, распределительные коробки и автоматы защиты являются частями электрораспределительной сети. Крепление частей нагревательных элементов к поверхностям кровли осуществляется с помощью термоустойчивых хомутов и кронштейнов. В зависимости от площади обогреваемых поверхностей, технических характеристик самого оборудования, условий эксплуатации и особенностей монтажа мощность и стоимость систем обогрева может сильно отличаться.

Описание системы

Осадки в виде снега, находясь на кровле, не представляют собой 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.

Источниками теплоты являются:

• Атмосферное тепло. 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. Весной к ним добавляется излучение солнца. Хотя поверхности снега и льда отражают большую часть падающего на них излучения, даже небольшой налет грязи резко увеличивает коэффициент поглощения. Кроме того, быстро нагреваются оголившиеся участки кровли, и плавление идет с внутренней стороны слоя. Поэтому образование наледи весной идет более интенсивно.
• Собственное тепловыделение кровли. Тепловыделение имеет место на любой кровле. В минимальной степени оно наблюдается на кровлях с проветриваемым чердаком (холодные кровли). Однако распространившееся в последнее время использование чердачного пространства для проживания (мансарды), или для оборудования технического этажа (где устанавливается большое количество мощного оборудования для отопления, вентиляции и кондиционирования) резко меняет требования к традиционной конструкции кровли, что далеко не всегда учитывается проектировщиками и архитекторами.

Недостаточно эффективная теплоизоляция и отсутствие продухов приводят к тому, что под поверхностью лежащего на кровле снега (представляющего собой неплохой теплоизолятор) идет постоянное медленное его плавление, причем этот процесс имеет место на всей поверхности кровли кроме самых ее краев. Такие кровли можно назвать теплыми. Для них характерно образование наледи в более широком диапазоне температур воздуха, что фактически может означать опасность сосулькообразования почти весь холодный сезон (для Москвы).

Работа антиобледенительных систем при температурах ниже -15—20°С, как правило, не нужна.

• Во-первых, при таких температурах не идет образование наледи по первому механизму и резко уменьшается количество влаги по второму.
• Во-вторых, при этих условиях количество выпадающих осадков в виде снега также уменьшается.
• В-третьих, на плавление снега и увод влаги по достаточно длинному пути нужны более значительные электрические мощности.

При разработке и монтаже антиобледенительной системы надо иметь в виду, что проектировщик должен обеспечить воде, появившейся в результате работы системы, свободный путь вплоть до полного увода с кровли и из водостоков.

Существуют также границы установленных мощностей греющей части систем, определенные на основании практики, несоблюдение которых приводит к неработоспособности системы в указанном диапазоне температур, а значительное превышение приводит лишь к перерасходу электрической мощности без какого-либо улучшения работы системы. На горизонтальных частях кровли суммарная удельная мощность на единицу площади поверхности обогреваемой части (лоток, желоб и т.п.) должна составлять не менее 180—250 Вт/кв.м.

Линейная мощность нагревательныхо кабелей в водостоках должна составлять не менее 25—30 Вт на 1 метр длины водостока и увеличивается по мере увеличения длины водостока до 60—70 Вт/м.

Общая информация по системам антиобледенения (защиты от образования наледи, защита от сосулек)

• Антиобледенительные системы в основном работают в весенне-осенний периоды, а также во время оттепелей. Работа системы в холодный период (-15—20°С) не только не нужна, но может быть вредна.
• Система должна быть оснащена датчиками температуры, осадков и воды и соответствующим специализированным терморегулятором, который скорее можно назвать миниметеостанцией. Он должен управлять работой системы и допускать возможность подстройки параметров температуры с учетом конкретных особенностей климатической зоны, расположения и этажности здания.
• Нагревательные кабели должны быть установлены на всем пути талой воды, начиная с горизонтальных желобов и лотков, и заканчивая выходами из водостоков, а при наличии входов в ливневую канализацию — вплоть до входа в коллектор ниже глубины промерзания.
• Должны быть выполнены нормативы установленной мощности нагревательных кабелей для различных частей системы — горизонтальных лотков и желобов, и вертикальных водостоков.

Состав системы антиобледенения

• 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.
• 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.
• систему управления, содержащую шкаф управления, специальные терморегуляторы, датчики температуры, осадков и воды, пускорегулирующую и защитную аппаратуру, соответствующую мощности системы и классу исполнения шкафа управления.

Типовые обогреваемые зоны

• Водосточные трубы на всю длину.
• Водосточные желоба и лотки.
• Водосточные воронки и зоны вокруг них площадью около 1м².
• Узлы входа желобов в водосточные трубы.
• Ендовы (линии стыка плоскостей крыши), другие примыкания к плоскости кровли — мансардные окна, фонари, аттики.
• Водометы и водометные окна в парапетах.
• Карнизы крыш.
• Капельники.
• Поверхности плоских крыш и бетонных водосточных лотков.
• Дренажные и водосборные лотки в грунте под водосточными трубами.
• Край кровли.

Типовые проекты, этапы проектирования

Информацию о проектировании систем обледенения вы можете получить перейдя по ссылке.