Антиобледенительная система теплоскат



Причины образования сосулек и льда на крыше здания известны всем: нет путей для схода талой воды. Водосточные желоба, лотки и трубы забиты льдом, и у воды остается один путь – через край, вот так и образуются сосульки. Ежегодно от падающих с крыш снежных глыб и сосулек погибают и получают увечья люди, портится стоящий внизу автотранспорт.

Предотвратить образование сосулек можно, установив на крыше систему «ТЕПЛОСКАТ».

Антиобледенительные системы, появившись в арсенале проектировщиков и строителей сравнительно недавно, быстро завоевали признание. Использование таких систем позволяет исключить сколько-нибудь заметное образование наледи в водосточных трубах, желобах, на краю кровли. Внедрение антиобледенительных систем на основе нагревательных кабелей при условии правильного проектирования, учитывающего особенности конструкции кровли, позволяет полностью исключить образование наледи при невысоких ценах, незначительном энергопотреблении и обеспечить работоспособность системы в течение всего зимнего периода.

Из каких источников тепло попадает на крышу?

Атмосферное тепло. Суточная температура воздуха меняется. При этом 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, чем осенью.

Собственное тепловыделение кровли. Тепловыделение есть 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 медленное постоянное плавление снега 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 образования сосулек во время холодного сезона.

Работа антиобледенительных систем при температурах ниже –18-20°С, как правило, не нужна. Во-первых, при таких температурах не идет образование наледи и резко уменьшается количество влаги. 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 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. К ним относятся:
– линейные мощности нагревательных кабелей, устанавливаемых 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/м²;  
– удельная мощность нагревательного кабеля в водостоках должна составлять не менее 20-30 Вт на 1м длины водостока, мощность увеличивается по мере увеличения длины водостока до 60-70 Вт/м.  

Все вышесказанное позволяет сделать несколько общих выводов:
– антиобледенительные системы в основном работают в весенне-осенние 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 можно назвать мини-метеостанцией. Она должна управлять работой системы и допускать возможность подстройки параметров температуры с учетом конкретных особенностей климатической зоны, расположения здания и количества этажей в нем;  
– 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 коллекторов ниже глубины промерзания;  
– должны быть соблюдены нормативы установленной мощности нагревательных кабелей для различных частей системы – горизонтальных лотков и желобов и вертикальных водостоков.  

Антиобледенительная система включает в себя:
– греющую часть, состоящую из нагревательных кабелей и аксессуаров для их крепления на кровле и непосредственно выполняющую задачу превращения снега или инея в воду вплоть до полного их удаления. В состав греющей части могут входить некоторые 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.  

К типовым обогреваемым зонам системы относятся:
– водосточные трубы на всю длину;  
– водосточные желоба и лотки;  
– водосточные воронки и зоны вокруг них площадью около 1м?;  
– 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.  

Нагревательные кабели – основной элемент антиобледенительных систем

Основные требования к нагревательным кабелям, рекомендуемым к применению на кровлях:
– кабели греющей части и распределительной сети размещены на кровле, что предусматривает целый ряд специальных требований – стойкость к атмосферным осадкам, солнечной радиации, расширенный диапазон рабочих температур (от –40°С до + 90°С), высокую механическую прочность оболочки и кабеля в целом;
– упомянутые элементы являются токопроводящими, причем, как правило, системы работают от сети напряжением 220 или 380 В. Поэтому весьма важно при проектировании всей системы удовлетворить требованиям ПУЭ, в том числе по сопротивлению изоляции всех ветвей, включающих нагревательные и распределительные кабели;  
– нагревательные кабели, применяемые на кровле, в обязательном порядке должны иметь двухслойную изоляцию, металлический экран любого исполнения с сопротивлением не более чем у медной жилы сечением 1 мм?, оболочку, стойкую к солнечной радиации и атмосферным осадкам, обладающую достаточной механической прочностью. Те же требования предъявляются к оболочке кабелей распределительной сети.  

Российская компания «Специальные системы и технологии» разработала антиобледенительную систему «Теплоскат». Нагревательные кабели, используемые в этой системе, удовлетворяют всем указанным требованиям, что делает системы «Теплоскат» весьма эффективными и совершенно безопасными.

В зависимости от условий эксплуатации в кровельной антиобледенительной системе «Теплоскат» могут применяться различные виды кабелей.

Очень важная особенность саморегулирующихся кабелей состоит в том, что тепловыделение может изменяться по длине секции в зависимости от локальных теплопотерь. Фактически каждый участок кабеля «приспосабливается» к окружающим именно его внешним условиям. Тепловыделение нормируется для стандартизованных условий и обычно входит в наименование кабеля. Тепловыделяющий элемент – специальная тепловыделяющая пластиковая матрица.

Линейное тепловыделение – от 20 до 30 Вт/м.

Кабель может быть использован произвольными длинами (от 0,2 м до десятков метров), причем резка может производиться на объекте. Ограничение накладывается на предельную длину, которая для разных типов кабелей составляет от 60 до 150 м, что для всех типов кровель достаточно. Тепловыделение кабеля в условиях кровли больше номинального в 1,5-2 раза, поскольку во время работы кабель частично погружен в воду. В системах на основе саморегулирующихся кабелей следует учитывать существенную разницу между пусковым и номинальным токами (от 2 до 4 раз). Это должно быть учтено в типах пускорегулирующей аппаратуры и указано в сопроводительной документации на систему. Саморегулирующиеся кабели дороже резистивных, однако при разумном проектировании стоимость систем на их основе превышает стоимость системы на резистивных кабелях лишь на 15-25 %, поскольку необходимо меньше распределительных кабелей, при этом весьма экономно используется греющий кабель. Кроме того, эти системы более надежны и экономичны. Антиобледенительные системы на саморегулирующихся кабелях в настоящее время завоевали абсолютное первенство в Норвегии, Финляндии, Швеции, Канаде.

Армированные резистивные кабели обладают повышенным тепловыделением 30 Вт/м. Для повышения тепловыделения была выбрана плоская форма кабеля с увеличенными геометрическими размерами. В качестве изоляции выбран полимерный материал с допустимой рабочей температурой до +130°С. Внешняя металлическая армирующая оплетка также способствует теплоотдаче кабеля. Тепловыделяющий элемент – две многопроволочные нагревательные жилы.

Особенности применения

Армирующая оплетка из стальных нержавеющих проволок позволяет применять нагревательные секции из этого кабеля на металлических крышах и водосточных трубах. Металлическая броня хорошо скользит по крыше и защищает оболочку кабеля от возможных повреждений при монтаже и дальнейшей эксплуатации. Как и все резистивные кабели, для обеспечения необходимой мощности армированные кабели применяются расчетными строительными длинами. Нагревательные секции из этого кабеля удобны в применении, так как питающее напряжение подводится с одного конца кабеля. На другом конце кабеля нагревательные жилы соединяются и закрываются концевой муфтой.

Новейшая разработка компании ССТ – бронированные резистивные кабели марки НБМК. Тепловыделяющий элемент – многопроволочная нагревательная жила, которая имеет один провив брони и полимерную защитную оболочку. Номинальное тепловыделение – 20 Вт/м. По сравнению с бронированными кабелями, применявшимися ранее, кабели этой марки обладают повышенной гибкостью, повышенной пожаробезопасностью и уменьшенным весом при сохранении отличных механических свойств, что обеспечивается конструктивными решениями и выбором полимерных материалов.

Особенности применения

Как и все резистивные кабели, для обеспечения необходимой мощности кабели НБМК применяются строго расчетными строительными длинами. Кабели этих НБМК эффективно решают задачи обогрева прямолинейных водосточных лотков большого сечения, длинных капельников, снегозадерживающих устройств в системе «Теплоскат». Наружная полимерная оболочка повышает коррозионную стойкость кабеля и защищает от возможных повреждений при проведении сварочных работ на объекте. Кабель НБМК применяется в антиобледенительных системах для т.н. «перевернутых» кровель и бетонных водоотводных лотков, поскольку является практически единственным нагревательным кабелем, допускающим укладку непосредственно в бетон.

Проектирование кабельной системы «Теплоскат» состоит из нескольких этапов:
1. Получение от заказчика чертежей зданий и сооружений с обозначением обогреваемых участков крыши и водостоков и с указанием на то, какую роль должна выполнять проектируемая система обогрева;  
2. Фотосъемка и измерение отдельных фрагментов обогреваемых участков кровли;  
3. Классификация этих участков с последующим выделением характерных зон и опасных (c точки зрения накопления снега и образования льда) мест;  
4. Определение высоты здания, длины, высоты и ширины крыши, длины и диаметра водосточных труб, длины и размеров лотков, желобов;  
5. Разработка технического задания на проектирование, в котором, исходя из имеющегося опыта и рекомендаций, определяются обогреваемые зоны кровли, задаются удельные мощности обогрева для всех узлов системы; количество ниток и тип нагревательного кабеля, описывается алгоритм работы системы;  
6. Расчет необходимого количества нагревательного кабеля, обогреваемых воронок и общей электрической мощности системы;  
7.  Прогнозирование возможности срыва с поверхности крыши ледяных глыб и сосулек, сползания сугробов снега; разработка мер по их предупреждению;  
8.  Конструирование специальных устройств, предотвращающих накопление снега и льда на опасных участках, и их сочетание с нагревательными секциями; выбор крепежных элементов из типового набора;  
9.  Определение типа, количества и параметров нагревательных секций;  
10.      Составление чертежа предварительных схем раскладки нагревательных секций;  
11.  Уточнение параметров мощности системы обогрева в целом; составление схемы раскладки нагревательных секций;  
12.  Составление проекта силовой питающей сети и системы управления;  
13.  Выпуск полного пакета проектной документации, в который входят чертежи раскладки кабельных нагревательных секций, чертежи прокладки силовой и информационной кабельной сети, схемы подключения секций, систем автоматики, паспорт на систему кабельного обогрева «Теплоскат»;  
14.  Разработка комплекта сметной документации, если это предусматривается договором с заказчиком; рекомендации, приводимые в фирменном проспекте «Теплоскат», позволяют самостоятельно определить основные характеристики системы, отталкиваясь от конструкции конкретной крыши;  
15.  Саморегулирующиеся секции используются для обогрева водосточных труб, желобов, лотков, карнизов, капельников, ендов, водометов и площадок между ними;  
16.  Бронированные секции постоянной мощности (со средней линейной мощностью 20-25 Вт/м) используются для обогрева длинных и линейных по форме лотков, желобов, водосточных труб, капельников, в процессе эксплуатации которых возможны значительные механические воздействия на нагревательные секции.  

При расчете мощности и необходимого количества нагревательных кабелей следует исходить из следующих рекомендаций:

Водосточные трубы. Номинальная мощность нагревательных кабелей, устанавливаемых в трубы, при отсутствии воды колеблется от 20 до 60 Вт на 1 п.м. Она зависит от длины и диаметра трубы. Особенно эффективно применение саморегулирующихся кабелей, способных увеличить теплоотдачу при наличии воды в 1,6-1,8 раза. Типовой пример установки нагревательных кабелей в водосточную трубу показан на рис.1

Водосточные желоба и лотки. Линейная номинальная мощность обогрева желобов зависит от площади водосбора, лежащей выше желобов, лотков, и может нормироваться через площадь водосбора, приходящуюся на 1 м желоба (лотка). При площади водосбора до 5 м? мощность обогрева может не превышать 20 Вт/м, увеличиваясь до 50 Вт/м при площади водосбора 25 м? и более. Пример установки нагревательных кабелей в желобах и лотках показан на рис. 2

Парапеты, расположенные по краю кровли, действуют как направляющие желоба, но одновременно они способствуют накоплению снега и льда. Для обогрева кровли за парапетами рекомендуется принимать такие же мощности, как для желобов, но на одну ступень больше.

Ендовы также способствуют накоплению снега, их рекомендуется обогревать не менее чем на 1/3 длины (рис. 3).

Как правило, по схеме раскладки нагревательных секций, обогрев ендов обычно объединяется с обогревом желобов, и, с целью предотвращения накопления снега, он выполняется в 2 нитки тем же кабелем, который используется для обогрева желобов.

Примыкания кровли к вертикальным стенам накапливают снег и вызывают протечки через стены. В зависимости от общей схемы укладки секций обогрев примыканий рекомендуется выполнять в 1 или 2 нитки.

Водометы в парапетах – весьма опасные места, способствующие накоплению льда. Рекомендуется обогревать дно водомета и площадку перед водометом не менее 1 м?, исходя из мощности 300 Вт/м?.

Плоские кровли, как уже отмечалось выше, рекомендуется обогревать бронированными резистивными кабелями, исходя из удельной мощности 250-

350 Вт/м?. Причем большие мощности относятся к кровлям, на которых могут быть большие заносы. Шаг укладки бронированных кабелей колеблется от 100 до 140 мм. Минимальный радиус изгиба кабеля НБМК – 45 мм.

Карнизы, расположенные ниже желобов, служат источником снежных и ледяных глыб, срывающихся с крыш. Для удаления снега на карнизах укладку выполняют или вдоль карниза (при ширине карниза до 300 мм) или по всей площади. В этом случае могут использоваться как саморегулирующиеся, так и бронированные кабели.

Капельники, в зависимости от конструкции самого капельника, обогреваются в одну или две нитки саморегулирующимся или бронированным кабелем.

Алгоритм управления антиобледенительными системами (независимо от применяемой аппаратуры) должен соответствовать физическим процессам образования наледи на кровле. Поэтому выбор аппаратуры производителя определяется, прежде всего, ее соответствием физическим процессам, возможностью ее настройки на особенности конкретного здания и климатической зоны, надежностью и ценой.

Как правило, в комплект к так называемому «крышному» термостату прилагаются датчик температуры наружного воздуха и датчик осадков. Датчик осадков представляет собой элемент с двумя электродами, оснащенный подогревателем весьма малой (2-5 Вт) мощности. При наличии влаги между электродами состояние датчика изменяется, и система получает сигнал о наличии осадков.

В некоторых случаях находят применение датчики присутствия влаги для лотков или водостоков, основанные на том же принципе. Их применение позволяет определить момент ухода воды с горизонтальных частей кровли (лотки и желоба), после чего их можно отключить. Это делает систему весьма экономной в эксплуатации.

Основные требования предъявляются с точки зрения пожаро- и электробезопасности.

Для их удовлетворения необходимо выполнение нескольких требований:
– в состав системы должны входить только нагревательные кабели, имеющие соответствующие сертификаты, в т.ч. обязателен сертификат пожаробезопасности (как правило, это негорючие кабели или кабели, не поддерживающие горение);  
– греющая часть системы должна быть оснащена УЗО или дифференциальным автоматом с током утечки не более 30 мА (для требований электробезопасности – 10 мА);  
– сложные антиобледенительные системы необходимо разбивать на отдельные части с токами утечки в каждой части, не превышающими указанные выше значения.  

Антиобледенительная система «Теплоскат» не новинка, она успешно применена при строительстве и реконструкции уже более 5000 зданий по всей России. «Теплоскат» обогревает кровли не только современных жилых комплексов и частных коттеджей, но и Московской городской думы, мэрии Москвы, здания старого Гостиного Двора и Большого Театра.


Материал предоставлен ООО «Специальные системы и технологии»



Назад в раздел