Наружные площадки и проблемы тёплой зимы

 

В средней полосе России всё чаще случаются тёплые зимы, а с ними приходят и проблемы, связанные с обильными снегопадами, лёгкими заморозками, сменяющими оттепели, гололедицей и «ледяным дождём». С зимними проблемами сталкиваются как частные владельцы загородных участков, так и коммунальные службы, обслуживающие дороги и площадки в зоне городских застроек. Проблемы — это заснеженные или обледеневшие наружные ступени и площадки перед городскими или поселковыми домами, а также превратившиеся в ледяную горку дорожные участки вблизи мостов, на наклонных эстакадах и пандусах подземных автостоянок.

Основной способ борьбы с обледенением наружных площадок — это рассыпание песка для уменьшения скольжения по льду и химических реагентов для таяния снега и льда при небольшой отрицательной температуре. Однако, эти меры, во-первых, не всегда эффективны и, во-вторых, не снимают проблему полностью; к тому же даже современные химические реагенты не безвредны для обуви и автомобилей. Кроме того, очистка от снега, например, лестниц, дорог и автостоянок зачастую требует больших трудозатрат и создаёт определённые неудобства для пешеходов и участников автомобильного движения.

Между тем, в северных районах Западной Европы уже много десятков лет борются с этими проблемами, причём весьма успешно, простым и доступным способом. Подогрев площадок и ступеней горячим антифризом, который прокачивается по проложенным в них трубопроводам, или более доступный кабельный электроподогрев снимает рассмотренные проблемы, как правило, автоматически, без участия человека.

26-летний опыт применения компанией DEVI (Member of the Danfoss Group, Дания) кабельных электрических систем обогрева (КЭСО) площадок в России и странах Ближнего Зарубежья позволил оптимизировать физико-технические параметры таких систем стаивания снега и льда. Благодаря высочайшему качеству продукции при правильном и аккуратном монтаже электрообогревательных систем не возникает проблем, связанных с их эксплуатацией в течение гарантийного срока нагревательных кабелей и матов (20 лет) и, по большому счёту, всего срока эксплуатации (50 лет). Об этом свидетельствуют только положительные отзывы от организаций, установивших и эксплуатирующих системы антиобледенения наружных площадок.

Основные характеристики кабельной электрической системы обогрева

Рассмотрим кратко устройство и приведём характеристики КЭСО компании DEVI, защищающей открытые площадки и лестницы от наледи.

Системы стаивания снега и льда фирмы DEVI работают с любым материалом поверхности открытых площадей: асфальтом, бетоном, натуральным камнем или тротуарной плиткой. Подчеркнём, что, поддерживая наружную поверхность свободной ото льда и снега, КЭСО выполняет профилактическую функцию, не устраняя последствия снегопада и заморозков, а предотвращая нежелательные явления.

Основной параметр КЭСО — установленная удельная электрическая мощность [Вт/м2]. При её расчёте учитывается не только величина полезного теплового потока, ответственного за процесс таяния снега и льда, но и географическое местоположение объекта, определяющее специфические условия его эксплуатации (частый ветер, влажность и пр.). Для снижения теплопотерь необходимо в обязательном порядке устанавливать в конструкцию площадки теплоизоляционный материал. Обычно это экструдированный жёсткий пенополистирол с плотностью 30...50 кг/м3 и толщиной от 50 до 200 мм, рассчитанный на возможную механическую нагрузку. Если возможность теплоизоляции отсутствует, рекомендуется использовать повышенную установленную мощность.

Характерная величина удельной установленной мощности для теплоизолированных автостоянок, подъездных путей, мостовых, входных площадок и лестниц составляет 300...350 Вт/м2. Для неизолированных подвесных ступеней, погрузочных рамп, мостов этот параметр составит 350...500 Вт/м2 и больше. Удельная установленная мощность является определяющим параметром для успешного, эффективного и полного стаивания снега и льда. Его значение основано на многолетнем практическом опыте эксплуатации антиобледенительных систем в реальных условиях (обильные снегопады, наличие ветра и пр).

Помимо теплоизоляции в состав наружной КЭСО входят нагревательные кабели DEVIsnow™ (поставляются на бобинах в нарезку), DEVIsnow™ 30T, DEVIsafe™ 20T, DEVIasphalt™ 30T, DEVIflex™ 20T и DEVIbasic™ 20S с рекомендуемой погонной мощностью от 20 до 35 Вт/м или специализированные нагревательные маты DEVIsnow™ 300T и DEVIasphalt™ 300T с удельной мощностью 300 Вт/м2. Кабель обычно укладывается «змейкой» с шагом 5...7,5 см. Укладка кабеля с линейной мощностью 30 Вт/м через 7,5 см обеспечит установленную мощность 400 Вт/м2. Для крепления нагревательных кабелей выпускается стальная оцинкованная монтажная лента DEVIfast™, которая обычно закрепляется закалёнными гвоздями на бетонном основании. Монтажная лента обычно устанавливается параллельными линиями через каждые 0,5 м.

Часто вместо ленты кабель закрепляют пластиковыми электротехническими стяжками на арматурной сварной сетке, расположенной над слоем жёсткой теплоизоляции.

Установка нагревательных секций в бетон, асфальт или под тротуарную плитку имеет свои особенности. Разберём их.

Установка в бетон

На уплотнённое основание из гравия укладываются теплоизоляционные плиты, арматурная сетка и монтажная лента. Сетка может быть предварительно залита слоем бетона толщиной не менее 3 см. Кабель надёжно закрепляется в зажимах монтажной ленты. Затем производится заливка кабеля 3...7 см слоем бетона, который должен закрывать кабель и переходные муфты без воздушных пустот. Бетонная смесь не должна содержать острых камней, способных повредить кабель. Необходимо избегать пересечения кабеля с термокомпенсационными швами. В случае возможных «сдвиговых» деформаций лучше применять специальный бронированный кабель или кабель с дополнительной стальной армирующей оплёткой. Из-за продолжительного процесса испарения остаточной влаги и усадки бетона включать КЭСО можно не раньше, чем через 30 дней после укладки бетона во избежание образования воздушной прослойки вокруг кабельной оболочки при ускоренной сушке бетона нагревательным кабелем. До и после бетонных работ электрик должен измерить сопротивление нагревательного элемента и проверить целостность изоляции кабеля мегаомметром. При воздействии на изоляцию испытательного напряжения минимум 500 В в течение одной минуты её сопротивление не должно быть меньше 20 Мом. Рекомендуется, по возможности, испытывать изоляцию постоянным напряжением 2,5 кВ.

Установка в асфальт

Существуют два способа установки кабеля:

  1. Если используют нагревательный кабель с наружной оболочкой, не стойкой к температуре порядка 200 °C, то перед укладкой асфальта его покрывают слоем бетона (не менее 2 см), который предотвращает повреждение наружной изоляции кабеля горячим асфальтом. Для такого варианта, прежде чем укладывать асфальт, его необходимо охладить до температуры 130 °C — 140 °C. Можно использовать любые марки нагревательных кабелей, рекомендованных для укладки в бетон.
  2. Асфальт укладывают непосредственно на нагревательные кабели или нагревательные маты. Для таких установок компания DEVI выпускает специальные кабели DEVIasphalt™ 30T и нагревательные маты DEVIasphalt™ 300T, способные в течение короткого времени выдерживать температуру 240 °C. Эти продукты не обязательно покрывать защитным слоем стяжки или бетона, что позволяет сэкономить время и затраты на установку. При укладке асфальта не следует использовать тяжёлые асфальтоукладчики во избежание повреждения кабеля, на который в этом случае воздействуют чрезмерные растягивающие нагрузки. Толщина асфальта над нагревательным кабелем должна быть не менее 5 см.

До и после укладки асфальта электрик должен измерить сопротивление нагревательного элемента кабеля и его изоляции.

Установка под тротуарную плитку

В этом варианте нагревательный кабель устанавливается под песчаной подушкой на глубине 2...3 см. Существуют также два способа установки: (1) в предварительную бетонную стяжку или (2) непосредственно в песок. При втором способе нужно проявлять особенную осторожность, чтобы не повредить кабель: поверхность, на которую укладывается кабель, должна быть ровной, свободной от камней и других острых предметов.

При любом способе укладки не стоит забывать, что талая вода должна отводиться от зоны обогрева по обогреваемым желобам до ближайшего газона или до подземной дренажной системы.

Управление обогревом наружных площадок и лестниц

Управление системой стаивания снега и льда на больших (>30 м2) площадках осуществляется терморегуляторами DEVIreg™ 850 IV с прецизионными цифровыми датчиками влажности/температуры Ground Sensors D850. Обогрев небольших площадок успешно осуществляется более простыми приборами DEVIreg™ 610, DEVIreg™ 316 или DEVIreg™ 330 c рабочим диапазоном устанавливаемой температуры −10...+10 °С (комплектуются терморезисторным датчиком температуры воздуха NTC 15 кОм при 25 °С). Важно, чтобы датчик измерял температуру воздуха в тени вблизи обогреваемой зоны.

В случае небольшой площади обогрева обычно достаточно 1...3 кабелей, которые управляются простым терморегулятором DEVIreg™ 316 с датчиком температуры воздуха, если есть желание или необходимость автоматически отключать обогрев при низкой температуре воздуха (ниже −10 °С), когда выпадающий снег перестаёт примерзать к покрытию площадки или ступеней. Этот терморегулятор предназначен для установки на DIN-рейке в электрощите. Устанавливается температурный диапазон работы, в котором наиболее вероятны выпадение снега и образование наледи. Обычно это −7...+2 °С. Невысокая экономичность такой системы управления компенсируется доступной стоимостью. При необходимости можно легко (щелчком тумблера) перейти к режиму обогрева площадки при низких температурах и автоматическому отключению обогрева при небольшой положительной температуре воздуха. В таком режиме, с остановкой обогрева, когда температура воздуха превышает предварительно установленную температуру таяния (обычно это +2...5 °С) работают терморегуляторы DEVIreg™ 330 (щитовой) и DEVIreg™ 610 IP44 (наружная установка на стене или трубе). Самый простой и дешёвый терморегулятор DEVIreg™ 130, устанавливаемый в настенной коробке в обогреваемом помещении, также может успешно отключать обогрев, если температура воздуха становится выше +5 °С.

Попытки контролировать температуру поверхности площадки не привели к успеху, так как невозможно таким способом учесть многие меняющиеся факторы, влияющие на процесс таяния снега и льда.

При обогреве большой площади предварительно рассчитывается схема укладки нескольких кабелей, которые включаются в трехфазную сеть через магнитный контактор. Поскольку в этом случае установленная мощность имеет достаточно большую величину (несколько десятков кВт), важным оказывается вопрос об экономичном управлении. Применение микропроцессорного терморегулятора DEVIreg™ 850 IV с набором прецизионных цифровых датчиков влажности/температуры позволяет экономить до 75 % электроэнергии по сравнению с простейшей системой, основанной, к примеру, на DEVIreg™ 330. Этот терморегулятор двухзональный. Это позволяет разбить зону обогрева на два участка и независимо контролировать их состояние. По желанию, задав приоритет обогрева одной из двух зон, автоматически начнётся таяние только на самой проблемной зоне (например, северной). Такой режим помогает в случае, когда имеется ограничение разрешённой мощности на обогреваемом объекте. Количество подогреваемых цифровых датчиков, присоединяемых к терморегулятору посредством четырехпроводной шины DEVIbus™, — от одного до четырёх. Терморегулятор DEVIreg™ 850 IV четвёртого поколения представляет собой «метеостанцию в миниатюре», которая различает осадки (снег/дождь), точно определяет моменты включения/выключения нагрева кабелей, основываясь на прецизионном измерении влажности и температуры, и осуществляет самоконтроль возможных неисправностей. Имеется возможность организовать систему диспетчеризации и контроля работы антиобледенительной системы дистанционно, через Wi-Fi.

 

В заключение можно сказать, что применение электрического кабельного обогрева для автоматической очистки наружных площадок от снега и льда является удобным, бесшумным, безопасным и экологически чистым решением. Один раз вложив средства на установку такой системы, вы на 40-50 лет избавитесь от «погодных сюрпризов» на прилегающей к дому территории, исключите опасность получения травмы при падении и будете наслаждаться красотами зимы, не отвлекаясь на второстепенные мелочи.