1. Введение
    2. Общие вопросы организации электрокабельного обогрева на крышах зимой
    3. Состав антиобледенительной системы
    4. Проектирование и монтаж антиобледенительной системы крыши
    5. Заключение

1. Введение

Эта статья — для тех, кто принял решение избавиться от проблем зимней эксплуатации крыш и их водосточных систем, воспользовавшись проверенным опытом установки кабельных электрических систем обогрева (КЭСО) компании DEVI. Применительно к крышам КЭСО приобрело свои, специфические наименования, определяющие их суть: Антиобледенительная система (АОС) или Система снеготаяния.

Подход DEVI к рассматриваемой проблеме можно назвать сугубо профессиональным, так как задача автоматического и своевременного таяния свежевыпавшего снега, покрывающего открытые участки водосточных систем (водоотводные желоба, водосливные трубы, ендовы крыш, водоотводные лотки, карнизы крыш сама по себе является достаточно сложной. Различные крыши отличаются друг от друга большим разнообразием: это и разные кровельные материалы, и типы кровель (чердачные, вальмовые, мансардные и т. д.), и нередко встречающаяся сложная конфигурация крыш. Крыша, выполненная с соблюдением современных строительных норм и правил, сравнительно легко переносит даже тяжёлые современные «тёплые зимы» с многочисленными переходами от оттепелей к заморозкам и наоборот. Однако, что делать, если крыша уже эксплуатируется, но выполнена недостаточно аккуратно (плохая теплоизоляция, недостаточная вентиляция, плохая герметизация ендов и участков прилегания к надстройкам, так называемых «карманов»)? Переделка таких крыш требует весьма больших денежных затрат, а как хочется избавиться от лавинообразного схода снега, ледяных глыб, падения сосулек, зимних протечек, очень быстрого сплошного заполнения льдом внешних водосточных труб и пр.! АОС DEVI гарантированно и достаточно бюджетно избавляет владельцев таких крыш от всех этих проблем. Имеются решения, проверенные на многочисленных, сильно отличающихся друг от друга строениях. Наработанный опыт привёл к созданию типовых элементов АОС, собранных в специальный альбом «Комплектные системы DEVI». Пользователю остаётся только найти готовое решение, подходящее для его дома.

В настоящей статье рассмотрим вопросы правильного выбора того или иного способа обогрева водосточных труб и желобов различного типа, а также отдельных элементов кровель с различными покрытиями. В альбоме приведены типовые узлы подвода питания к нагревательным кабелям, специально разработанные для АОС крыш. Предоставим общие понятия об электронагревательных антиобледенительных системах крыш и сделаем экскурс по альбому готовых комплектных решений для часто встречающихся проблем зимней эксплуатации крыш. В заключение проведём обзор типовых электрощитов и шкафов управления различной степени сложности, включающих в себя также защитную и коммутационную аппаратуру. Они также входят в состав комплектных решений компании DEVI.

2. Общие вопросы организации электрокабельного обогрева на крышах зимой

Всем жителям стран со снежной зимой хорошо знакома такая картина. Солнечный зимний день. После последнего сильного снегопада на крышах скопился солидный слой снега и в отдельных местах даже образовался лёд. Проходит некоторое время — из-под снега просачивается вода, которая стекает на холодные карнизы зданий. В результате прямо на глазах края крыш обрастают сосульками. Наиболее быстро этот процесс происходит на южной стороне домов. Если рост сосулек не остановить, то они могут образовать солидные ледяные наросты, которые неизбежно нанесут серьезный ущерб водосливной системе и фасадам зданий. Кроме того, возникает реальная опасность для транспортных средств и прохожих.

Конечно, можно заключить договор с бригадой промышленных альпинистов, которые будут вручную сбивать сосульки и удалять снег с крыш.

Альтернатива ручному удалению снежно-ледяных образований — автоматическая электрокабельная антиобледенительная система (АОС) крыш. Хорошая АОС, помимо предупреждения промерзания ливнестоков и образования наледи, предполагает организацию зон обогрева в местах большого скопления снега, таких как ендовы, «карманы» примыкания скатов кровли к инженерным сооружениям крыш (лифтовые шахты, трубы систем вентиляции и пр.). Талая вода должна попасть в наземную водоотводную или подземную дренажную системы, или, как минимум, на отмостку строений. Поэтому обязательно следует проложить нагревательные кабели в настенные или подвесные желоба и водосливные трубы водосточных систем зданий до их выхода!

Необходимо защитить от обмерзания саму крышу в местах, где могут воз­никать такие проблемы. Наиболее опасные места, которые следует в первую очередь защитить от обмерзания, это:

  • южные карнизы и, в первую очередь, капельники;
  • зоны кровли ниже стеклянных крыш, а также мансардных окон;
  • зоны вблизи водоприёмных воронок водосточных систем крыш старых домов, особенно тех, где чердачные пространства перестроены в жилые мансардные зоны;
  • крыши строений, где снеговые нагруз­ки могут превысить несущую способность существующей конструкции кровли.

 

 

 

Характерные особенности антиобледенительных систем DEVI.

Перечислим основные:

  • Исключаются расходы по устра­нению повреждений, возникаю­щих в зимнее время;
  • Малозаметные кабели, стойкие к уль­трафиолетовому (УФ) излучению;
  • Автоматическое контролирование работы АОС;
  • Приоритетные зоны обогрева при ограни­ченной подводимой мощности.

3. Состав антиобледенительной системы

При проектировании АОС следует сформировать комплект оборудования и специализированных изделий, наилучшим образом подходящий для решения задачи антиобледенения и таяния снега для конкретного объекта, имеющего свои специфические особенности. К последним относятся:

  • Уровень паразитного тепла, поступающего на кровлю;
  • Геометрические размеры водосточной системы;
  • Материал покрытия кровли и водосточной системы;
  • Выделенная разрешённая мощность для питания АОС;
  • Климатическая зона.

Все эти факторы влияют на выбор установленных удельной мощности (Вт/м2) и линейной мощности (Вт/м), значения которых не должны быть слишком малыми или, наоборот, большими. Ниже приведём значения этих параметров АОС, рекомендуемые к применению в Средней полосе России.

3.1 Нагревательные изделия DEVI, входящие в состав АОС крыши

Нагревательные кабели постоянной мощности DEVIsafe™ 20T и DEVIsnow™ 30T:

DEVIsafe™ 20T / DEVIsnow™ 30T — двухжильный резистивный нагревательный кабель — соответствует требованиям стандар­та IEC 60800: 2009 и обладает высокой стойкостью к УФ-излучению. Эти изделия имеют установленный на производстве холодный кабель питания длиной 2,5 м. Конструкция кабеля с напряжением питания 230 В и 400 В обеспечивает безопасную работу и эффективный обогрев. Гарантийный срок — 20 лет.

Саморегулируемый нагревательный кабель DEVIiceguard™ 18 с температурозависимой линейной мощностью теплоотдачи:

Нагревательный кабель DEVIiceguard™ 18 является саморегу­лируемым нагревательным кабе­лем (SLC) параллельного типа, обладающим высокой стойкостью к УФ-излучению. Намотанный на бобину, кабель можно обрезать до нужной длины и изготовить нагревательную секцию самостоятельно, использовав специальный ремонтный набор SLC для установки концевой, соединительной термоусадочных муфт и подсоединения холодного кабеля питания.

Способность саморегулиро­вания кабеля приводит к увеличению или уменьшению линейной мощности (Вт/м) теплоотдачи соответственно при уменьшении или увеличении температу­ры окружающей среды. Этот тип кабеля обладает очень важной особенностью: его линейная мощность резко возрастает (приблизительно в 2 раза), если он попадает из воздушной среды в воду, снег или лёд.

Саморегулируемый нагревательный кабель является гибким и удобным при монтаже, т.к. его можно обрезать до нужной дли­ны по месту непосредственно во время установки на крыше или в системе ливневых стоков строения. Гарантийный срок — 5 лет.

3.2 Контролирование метеоусловий и автоматическое управление работой АОС

Системы защиты от замерзания могут сильно отличаться в зависимости от решаемых задач. Соответственно, применяемые в АОС крыш терморегуляторы отличаются принципом управления.

Современные терморегуляторы DEVIreg™ имеют полный набор функций управления системами обогрева, обеспечивают стаивание снега и льда любого типа и позволяют присое­динять внешние чувствительные датчики для измерения температуры воздуха, снега, льда, воды на крыше, а также определяющие вид осадков (дождь, снег, изморозь, «ледяной дождь» и пр.).

Электронные терморегуляторы об­ладают высокой скоростью реагиро­вания и стабильностью результатов измерений. Правильность выбора терморегулятора и точность автома­тического управления существенно влияют на надежность и энергопо­требление системы обогрева.

Выпускаемая линейка терморегуляторов, предна­значенных для применения во внеш­них системах (АОС крыш), содержит следую­щие модели: DEVIreg™ 316, DEVIreg™ 330, DEVIreg™ 610 и DEVIreg™ 850 IV.

Электронные терморегуляторы DEVIreg™ 316, DEVIreg™ 330, DEVIreg™ 610 имеют в качестве управляющего элемента только датчик температуры окружающего воздуха. Рекомендуется установить значение температуры на шкале +3 °С, выше которой обогрев будет выключаться (DEVIreg™ 330, DEVIreg™ 610). Терморегулятор DEVIreg™ 316 имеет возможность работы в так называемом дифференциальном режиме (режим II), то есть обогрев будет включаться «в установленном диапазоне температуры окружающего воздуха». Рекомендуется установить диапазон: от −7 до +3 °С. Такое управление подходит для небольших дачных домов с небольшой установленной мощностью (до 5...8 кВт). При эксплуатации терморегуляторов, не контролирующих осадки, следует сочетать автоматическое управление с ручным отключением антиобледенительной системы при наступлении длительного погодного периода без атмосферных осадков.

Электронный терморегулятор DEVIreg™ 850 IV

Терморегулятор DEVIreg™ 850 IV — двухзональный, то есть может независимо управлять двумя различными зонами обогрева. Он имеет внешний источник питания постоянного тока с напряжением 24 В. Для управления можно подсоединить от одного до четырёх цифровых прецизионных датчиков влажности/температуры (см. фото датчика кровли). При этом оптимальное управ­ление системой обогрева может быть достигнуто при ограниченном количестве датчиков кровли.

По сравнению с установками, в которых применяются только измерения температуры, этот тер­морегулятор позволяет снизить затраты на энергопотребление до 75 %.

Датчик влажности и температу­ры на крыше

Датчик влажности и температуры имеет встроенный нагревательный элемент, необходимый для точного определения вида осадков. Все измеряемые значения отличаются высокой точностью, что обеспечи­вает интегрированный процессор датчика. Кроме того, аналоговые данные измерений оцифровываются, и «общение» датчиков с центральным процессором терморегулятора происходит с применением цифровых кодов. Соответствующие вычисления обеспечивают высокую достоверность получаемых результатов. Датчик оснащен 15-метровым кабелем, который можно подключать к общей цифровой четырехпроводной шине в любом удобном месте. При необходимости, кабель датчиков можно нарастить.

3.3 Элементы крепления

Пластиковые крепления для дренажных труб и крыш, пла­стиковая лента для водостоков крыши DEVIclip C-C:

Пластиковый материал с повышен­ной стойкостью к УФ-излучению.

Позволяет быстро и легко осущест­влять монтаж кабелей, предназна­ченных для нагрева участков кровли с установкой системы защиты.

 

Пример работы резистивного нагревательного кабеля DEVIsnow 30T, закреплённого при помощи ленты DEVIclip™ C-C на участке водоотвода крыши иллюстрируется картинкой:

DEVIclip™ Roofhook, Gutter, RX-C Roof Clip Guardhook:

Эти пластиковые элементы крепления позволяют выполнить безопасный монтаж нагревательных кабелей на участках поверхности кровли, прилега­ющих к краю водосточных жело­бов на крыше и на карнизах. Выполнены из материала с повышен­ной стойкостью к УФ-излучению.

Крепления для саморегулируемых кабелей:

Для саморегулируемых кабелей разработаны одинарные и двойные специальные монтажные ленты DEVIfast™ for SLC. На чистых сухих кровлях с небольшим уклоном можно монтировать DEVIiceguard™ 18 при помощи липкой алюминиевой ленты Alutape 38 мм х 50 м.

Если зона обогрева представляет собой множество участков в виде дорожек с ответвлениями, то небольшие саморегулируемые кабели можно объединить в единую разветвлённую схему наподобие дерева («ствол + ветви» и т.д.). В этом случае удобно использовать при монтаже наборы серии Connecto для изготовления разветвителей, переходников, соединительных и концевых муфт, а также для удобного подключения нагревательных секций.

Следует отметить, что саморегулируемые кабели благодаря прочности конструкции можно провешивать в достаточно длинных водосточных трубах (до 33 метров) без разгрузочного элемента (двойная монтажная лента, нерастяжимый лавсановый трос, специальная пластиковая или металлическая оцинкованная цепь), что недопустимо для резистивных кабелей, не имеющих стальной проволочной брони.

Оцинкованная стальная цепь для водосточных труб DEVIchain, крепления DEVIdrain и монтажная двойная лента DEVIfast™ Double:

Коррозионностойкая цепь DEVIchain™ выпол­нена из оцинкованной стали; применяется для установки резистивных кабелей в водосточных трубах с креплением в пластиковых клипах DEVIdrain™, правда, достаточно редко. Монтажная двойная лента выпускается из оцинкованной или нержавеющей стали, а также из меди; удобна для установки в водосточных трубах, желобах, водоотводных лотках, карнизах, ендовах.

4. Проектирование и монтаж антиобледенительной системы крыши

4.1 Требуемая мощность

Для определения требуемой удель­ной мощности нагрева (Вт/м²) систе­мы стаивания снега и льда с крыши, важно учитывать тип конструкции кровли и местные погодные условия.

Как правило, все крыши можно раз­делить на две категории:

  1. Холодные крыши. Это хорошо изолированные крыши с низкими потерями тепла вверх. Как прави­ло, лед на них образуется в пери­оды таяния снега на поверхности крыши под солнечными лучами.
  2. Теплые крыши. Это крыши с недостаточной теплоизоляцией и/или здания с жилыми мансар­дами. На теплых крышах проис­ходит частичное таяние снега, а талая вода стекает к краю крыши, где и замерзает.

Таким образом, номинальная мощность в желобах должна быть выше для теплых крыш, по срав­нению с холодными. Это будет га­рантировать надлежащую эффек­тивность системы даже при низких температурах.

4.2 Желоба, водосточные трубы, карнизы, ендовы — линейная и удельная мощности

Для крыш следует использовать кабели с линейной мощностью 20...30 Вт/м. В случае монтажа кабеля на крыше с использованием плавких материалов (например, битума) тепловая мощность нагреватель­ного кабеля не должна превышать 20 Вт/м.

Для водосточных желобов или края холодной крыши обычно требуется линейная мощность 40-60 Вт/м (мощность всех линий нагревательных кабелей, приходящаяся на один метр длины жёлоба). Для сравне­ния, необходимая линейная мощность для те­плой крыши составляет 60-90 Вт/м. В этом случае, чтобы обеспечить требуемую линейную мощность, необходимо проложить 2 или 3 линии кабеля DEVIsnow™ 30Т, а в некоторых случаях даже больше.

При обогреве ендов или проблемных участков на кровле необходимые значения установленной удельной мощности составляют 200...300 Вт/м² для «холодной крыши» и 250...350 Вт/м² для «тёплой крыши». Максимальная удельная мощность не должна превышать 400 Вт/м².

Необходимое количество кабельных линий, устанавливаемых в водосточных трубах и желобах, зависит от их характерного размера (диаметра/ширины подвесного жёлоба в его верхней части), см. таблицу:

 

Диаметр жёлоба/трубы Количество кабельных линий
Ø75-120 мм 1
Ø120-150 мм 2*
Ø150-200 мм 3

* Для двух линий нагревательного кабеля DEVIsnow™ 30Т (установленная линейная мощность 60 Вт/м) необходима водосточная труба с диаметром не менее 120 мм и терморегулятор с датчиком влажности, например DEVIreg™ 850 IV.

Приводим типовые примеры организации электрокабельного обогрева проблемных участков кровли и специально разработанные узлы ввода питания через кровлю и через стенку водосточной трубы.

4.3 Водоотводный жёлоб с водосточной трубой

Пример типового узла обогрева водосточной системы резистивным нагревательным кабелем:

Нагревательный кабель DEVIsnow™ 20T (20 Вт/м) или DEVIsnow™ 30T (30 Вт/м) устанавливается при помощи пластиковых креплений для желобов DEVIclip™ Gutter. При переходе нагревательного кабеля из жёлоба в трубу применяется переходная стальная полоса Spaceclip. В трубе кабель провешивается в две линии на разгрузочной металлической цепи DEVIchain™ с закреплением в пластиковых креплениях для труб DEVIdrain™.

Для водосточных труб диаметром 120 мм или более необходимо проложить две линии нагревательного кабеля мощностью 30 Вт/м. Для труб диаметром до 120 мм будет достаточно двух линий нагревательного кабеля мощностью 20 Вт/м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.4 Кромка кровли с подвесным жёлобом

1 – Металлический кровельный выход

2 – Нагревательный кабель

3 – Лента монтажная DEVIfast™

4 – Муфта концевая

5 – Муфта переходная

6 – Водосточная труба

7 – Лента двойная монтажная оцинкованная DEVIfast™ Double

8 – Заклёпка вытяжная комбинированная 3,2х6

 

4.5 Водоотводной лоток, расположенный на кровле

На рисунке показан вертикальный разрез лотка с установленным нагревательным кабелем DEVIsnow 30T.

4.6 Ендова

1 – нагревательный кабель

2 – лента монтажная стальная оцинкованная DEVIfast™ одинарная (варианты 2 и 3) или двойная DEVIfast™ Double (вариант 1)

3 – ендова

Вариант крепления саморегулируемого нагревательного кабеля в широкой ендове кровли электротехническими стяжками на стальных полосах

4.7 Люкарна

1 – нагревательный кабель

2 - лента монтажная двойная DEVIfast™ Double

3 – воронка внешней водосточной трубы

4 – водосточная труба

5 - люкарна

6 - лента монтажная одинарная DEVIfast™

 

4.8 Выпуск внутренней трубы водослива через цоколь здания

1 – силовой кабель питания в гофрированной ПВХ трубе

2 – коробка распределительная на стене

3 – нагревательный кабель

4 – выпуск водосточной трубы

5 – защитная решётка

6 – гильза для намотки нагревательного кабеля

7 – хомут для ввода кабеля в трубу

 

4.9 Кровельные выходы

 

4.10 Узел ввода нагревательного кабеля сквозь стенку водосточной трубы

5. Заключение

В статье разобраны основные идеи построения Антиобледенительных систем проблемных участков крыш и их водосточных систем. Общие представления и все приведённые комплектные решения многократно проверены и отлажены на реальных объектах. Безусловно, большое многообразие крыш может и должно вносить свои коррективы в конкретные конструкции и способы монтажа отдельных элементов систем снеготаяния и антиобледенения.

Но, в целом, приведённые схемы электрокабельного обогрева подходят для большинства типов кровель. Подчеркнём два важных момента, гарантирующих успех в работе АОС:

  1. При проектировании АОС для уже существующих зданий и определении необходимых значений линейной мощности (Вт/м — водосточные трубы, желоба, капельники и т. п.) и удельной мощности (Вт/м² — ендовы, «снеговые карманы», водоотводные лотки и пр.) главным ориентиром является оценка состояния крыши по поступлению тепла. То есть, следует определить, является крыша «холодной» (хорошей) или «тёплой» (плохой) — см. Раздел 4 настоящей статьи.
  2. Не следует монтировать нагревательные кабели на участки обогрева, имеющие явные дефекты кровельного покрытия — пробоины от лома, большие щели и пр. Работающая АОС предотвращает от протечек участки кровельных покрытий, находящихся в «достаточно приемлемом состоянии», когда летние ливни не приводят к протечкам, а слежавшийся снег, покрывающий крышу, может создать капель на чердаках или, что хуже, вызвать протечки на мансардных этажах зданий.

Итак, берите на вооружение готовые комплектные решения и выбирайте схему управления работой АОС, подходящую для вашего здания. Дорогие терморегуляторы с прецизионным управлением, конечно, дают максимальную экономию электроэнергии, но, возможно, для небольшой АОС с мощностью 5...8 кВт разумнее выбрать более простую, дешёвую схему управления и просто выключать обогрев вручную, когда в нём нет необходимости. Выбор Ваш!

Надеемся, что статья дала хороший ориентир в построении правильной, успешно работающей кабельной электрической системы обогрева крыши. Устанавливайте АОС крыш — и проблемы их зимней эксплуатации уйдут в прошлое!

Наверх