Антиобледенительная система кровли- как устроена? Обогрев кровли и водостока

Исключить образование наледи на карнизах и пробок в водостоке помогут кабельные системы антиобледенения, установка которых производится на все типы крыш. Они защитят строительные конструкции от разрушительного контакта с атмосферной водой, уберегут домочадцев от сосулек и снежных завалов.

Для того чтобы система служила безотказно, надо знать, как устроить обогрев кровли и водостоков, каким образом его спроектировать и установить.

Что такое АОС?

Антиоблединительная система – набор, до сотен метров, протяженных кабелей – нагревающегося проводника, обеспечивающих таяние осадков, монтируемых в местах скопления снега и частого образования наледи, по периметру ближе к кромке кровли, а также в системе водостока. Сюда же включается средства задержания снега и направления потока воды.

ВАЖНО! Перед установкой антиобледенительной системы заранее составить проект и продумать направленный непрерывный сток и водоток талой воды.

Общие сведения

Стандартный набор системы антиобледенения

Кабель

Одножильный, чаще двужильный, в зависимости от необходимой мощности работы, электрический кабель обогрева кровли или набор электрических кабелей, предназначенных для обогрева участков и водостока.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Изоляция кабелей должна быть устойчивой к ультрафиалету!

Элементы

• Элементы регулирования мощности нагрева и защиты электросети, распределительные коробки. Сюда же относиться устройство защитного отключения (УЗО) которое включает в себя дополнительные провода, автоматические предохранители или пакетники.
• Элементы крепежа кабелей, пластиковая или из иного материала гофра для защиты от касания кабелей и материалов кровли и последующего плавления и возгарания.

ВНИМАНИЕ! Кабеля антиобледенительной системы должны быть заключены в гофр и не касаться поверхности материалов обогреваемых элементов. Особенно воспламеняющихся материалов: ондулина, битума и его производных, как битумной черепицы, полимеров: к примеру, пленок и полимерных мембран, гидроизоляционных материалов и всех видов утеплителей.

Для полного удобства за счёт автоматизации вся схема оснащается управляющим блоком: информационный датчик обогрева кровли, контролирующий автомат, провода и магистрали обмена сигналами, обеспечивающие связь с основными и/или необходимыми, от погоды, частями системы на крыше и в стоках. Применяются датчики для контроля температуры воздуха и поверхности кровли, а также влажности окружения.

Принцип работы

Простейшая автоматическая система, при понижении температуры окружения (воздуха) до пяти градусов активируется нагрев в автоматическом режиме.

Типы элементов нагрева системы антиобледенения

Простейших элементы нагрева антиобледенительных систем представлены двумя типами:

• Резистивные – никель-хромовая тонкая нить в оболочке из фторопласта, выделяющая тепло за счет сопротивления сплава жилы, с оплеткой из меди и изоляционным каучуковым покрытием. Резистивные провода могут быть одножильными (цена монтажа за метр провода дешевле), тогда укладываются два провода и соединяются в коммутаторе, или двужильными, тогда при монтаже укладывается один провод вместо двух.
  Для более правильной работы необходим блок контроля, регулирующий подачу напряжения в зависимости от требуемой интенсивности нагрева.
  Если подключить резистивный провод напрямую к сети, то необходимо обеспечить медную или алюминиевую гофру для отвода излишнего тепла и избегания частого перегорания никель-хромовой жилы.
  Недостаток – это нерегулируемая стандартная длина кабеля, который зачастую нужно будет аккуратно «уместить» на необходимых участках.
• Саморегулирующиеся – представляет из себя два, параллельно идущих медных провода (жилы) в проводящей оболочке, соединенных перемычками.
  Имеет большую цену монтажа, однако позволяет регулировать мощность системы при просчете проекта и укладке и сэкономить на потреблении электричества при работе системы. В зависимости от температуры и влажности такая система кабелей сама меняет степень нагрева, поэтому термостат здесь вовсе ни к чему.
  Кабель можно резать на сегменты любой длины и укладывать там, где необходимо.
  Недостаток в том, что такая система не подходит к морозным областям с обильными снегопадами по причине относительно малого тепловыделения.

Подсчет при проектировании и монтаже сводится к обеспечению ориентировочной тепловой мощности в 300 Вт на кв.м. По рассчетам необходимо купить 15 до 60 метров кабеля на один кв.м обогреваемой поверхности в зависимости от теплового выделения кабеля: от 5 до 20 Вт на метр. Для металлической кровли берется расчет обеспечения ориентировочной тепловой мощности в 400 Вт на квадратный метр. Нужно будет купить от 20 до 80 метров кабеля на кв.м поверхности. Однако следует брать во внимание и климатическую особенность региона.

Кабель нагрева необходимо прокладывать по всему следованию течения талой воды: желобах геометрии крыш, на стыках встречных скатов крыши, в проблемных и слабых местах, оборудованных лотках для направления тока и сбора воды, по внешнему периметру кровли, в водостоках, включая выходы из них, стоки в ливневки и ливневые канализации вплоть до глубины промерзания грунта в коллекторе и входа в него. Для предотвращения образования сосулек можно пустить нагревательный кабель под кровлей по периметру крыши.

Необходимость применения подогрева кровли

Снег, как известно, не только «кружится, летает и тает», но ещё и создаёт массу проблем:

• Своим весом он может повредить кровлю либо водосточную систему вплоть до образования протечек.
• Преодолев критическую массу, снежный сугроб может соскользнуть со ската крыши и обрушиться вниз, травмируя находящихся у дома людей или животных.
• Мягкий и рыхлый снег очень легко превращается в твёрдый опасный лёд: днём под лучами солнца происходит таяние, а ночью образовавшаяся при этом вода замерзает. Лёд не только перекрывает водосточную систему и создаёт своим весом опасность её обрушения, но ещё и в виде сосулек угрожает жизни прохожих.

Заметим, что таяние снега может наблюдаться и в мороз, если крыша плохо утеплена («тёплая кровля»). На этот раз причиной таяния становится тепло внутреннего пространства дома. Стекая на более холодные карниз и водосток, талая вода замерзает, образуя наледи и сосульки.

Такие «украшения» превращают крышу дома в источние опасности для окружающих

Игнорировать проблему льда и снега на крыше нельзя. Но вместо того чтобы удалять их механическим способом, можно применить более простое и современное решение: закрепить на кровле и водостоке нагреватели. Это и есть суть системы антиобледенения.

Монтаж системы антиобледенения крыши — материалы

Для монтажа системы анти-лед вам понадобятся следующие материалы:

• трехжильный кабель питания 220В – ВВГ

• щиток под аппаратуру управления

• автоматика (полная комплектация будет приведена ниже в схемах)

Это контрольный кабель, которым будут подключаться датчики.

• датчики – осадков, влажности, температуры

Они должны иметь степень защиты IP55.

• лента монтажная для крепления кабеля обогрева

• оцинкованный тросик или цепь

• крепежные клипсы

• сам резистивный нагревательный кабель

С чего начинается монтаж? Первым делом на земле отмерьте кабель по монтажной ленте. Расстояние между лентами выбирайте от 30 до 50см.

Тут же вымеряется спуск в водосток и монтируется тросик.

Виды греющих кабелей

Основной элемент системы антиобледенения выпускается в нескольких вариациях.

Резистивный греющий кабель

Хотя определение «резистивный» для этого типа кабеля закрепилось достаточно прочно, оно является не вполне корректным. Правильнее такой вариант кабеля называть «нерегулируемым», так как резистивными по своей сути являются все греющие кабели.

Нерегулируемый кабель имеет самое простое устройство. Это вытянутый в длинную жилу нагревательный элемент из металлического сплава с высоким электрическим сопротивлением (обычно применяют нихром), заключённый в экранирующую оболочку и изоляцию. Достоинства у него следующие:

• обладает низкой стоимостью;
• во время включения не вызывает значительного скачка силы тока (так называемого пускового тока). Резистивный кабель просто подключается и недорого стоит, но он расходует электрическую энергию неэффективно

Недостатки:

• Имеет постоянную производительность по теплу. Из-за этого те участки кровли, которые на текущий момент в тепле нуждаются меньше, подвергаются перегреву, да ещё и за счёт пользователя (перерасход электроэнергии). Кроме того, при недостаточном теплоотводе нерегулируемый кабель может перегреться и сгореть. В особенности перегреву подвержены места перехлёста двух кабельных линий.
• Сокращать длину кабеля в уже смонтированной системе нельзя, так как при этом уменьшится его электрическое сопротивление и, соответственно, возрастёт сила тока в цепи.
• Погонная мощность также зависит от длины.
• При обрыве греющей жилы весь кабель становится неработоспособным.

Нерегулируемый резистивный кабель выпускается в двух исполнениях:

• одножильный;
• двухжильный.

По сути, в двухжильном кабеле также применена одна жила, только она сложена пополам. Это позволило выиграть в следующем:

• Отпала необходимость замыкать контур, подтягивая второй конец к точке подключения. Таким образом, двухжильный кабель укладывается в одну нитку, а не в две, как одножильный, следовательно, исключается опасность перехлёста при схождении крупных масс снега. Следует отметить и то, что система с таким кабелем более проста в проектировании и монтаже.
• Токи, протекающие в жилах кабеля, а по существу — в двух половинах одной жилы, — имеют противоположные направления, поэтому генерируемые ими магнитные поля взаимно уничтожаются. Одножильный же кабель при близком соседстве с человеком (например, если чердак является жилым) своим электромагнитным полем может нанести вред здоровью.

Зональный резистивный кабель

Греющая жила также выполнена из нихрома, но кабель сконструирован несколько иначе: он состоит из двух изолированных токопроводящих жил (фаза и ноль), а греющая жила намотана на них в виде спирали. При этом нихромовый проводник разбит на отрезки, которые своими концами подключены к токопроводящим жилам. Таким образом, зональный кабель состоит из множества греющих фрагментов, подключённых к электросети параллельно. Это даёт следующие преимущества:

• Длину кабеля можно уменьшать, поскольку сила тока на входе при этом уменьшается, а погонная мощность при любой длине остаётся постоянной.
• При обрыве греющей жилы в каком-либо месте прочие участки остаются работоспособными. При уменьшении длины резистивного кабеля его погонная мощность остаётся неизменной

Стоит зональный резистивный кабель, как нетрудно догадаться, дороже обычного.

Саморегулирующийся кабель

В этом кабеле, как и в зональном, имеются две токопроводящие жилы, но греющий провод изготовлен совсем из другого материала: это особый полимер с полупроводниковыми свойствами, называемый «матрицей». Он уложен не вокруг токопроводящих жил, а между ними. Особенность матрицы в том, что её электрическое сопротивление зависит от температуры: чем сильнее нагрев, тем меньшее число токопроводящих путей является активным.

В конце концов, при нагреве до определённой температуры полимер вообще превращается в диэлектрик, то есть отключается, при этом участки с допустимой температурой продолжают функционировать. Достоинства саморегулирующегося кабеля очевидны:

• Перегорание в местах перехлёста или по причине недостаточного теплоотвода невозможно физически.
• При перегреве крыши в каком-либо месте соответствующий участок кабеля автоматически уменьшает мощность тепловыделения, так что электроэнергия расходуется очень рационально. Как показала практика, в среднем система на базе саморегулирующегося кабеля потребляет в 2 раза меньше электричества, чем оснащённая нерегулируемым аналогом.
• Все токоведущие пути как бы подключены параллельно, поэтому длину кабеля можно сокращать. Обрыв матрицы не приводит к выходу кабеля из строя.
• Срок службы составляет порядка 30 лет. Это в несколько раз (!) больше, чем у нерегулируемого кабеля. Саморегулирующийся кабель стоит дороже обычного, но он гораздо надёжнее и экономичнее в эксплуатации

Но есть и отрицательные аспекты:

• стоимость саморегулирующегося кабеля в 3 – 5 раз превосходит стоимость нерегулируемого (240 – 660 р./пог.м против 90 – 150 р./пог.м);
• в холодном состоянии матрица имеет очень низкое электрическое сопротивление, поэтому при включении имеет место высокий пусковой ток (приходится применять более дорогие аппараты защиты).

Проектирование и расчёт системы антиобледенения

Разработать систему обогрева крыши — задача далеко не самая простая, тем более что в каждом конкретном случае подход требуется индивидуальный. Заниматься проектированием должны специалисты. Но с общими положениями расчёта будущему владельцу ознакомиться всё-таки следует. Хотя бы для того, чтобы не стать жертвой недобросовестного поставщика, пытающегося продать неоправданно дорогую систему.

Итак, в общем случае делают примерно следующее:

• Разрабатывают схему укладки греющего кабеля. Если крыша «холодная» (то есть хорошо утеплена) и пологая, можно ограничиться подогревом водосточной системы. На «тёплой» крыше обогреву подлежит ещё и край кровли, граница которого определяется следующим образом: вверх по скату откладывают 30 см от линии пересечения плоскостей наружной стены и ската. На крышах со значительным уклоном ввиду высокой вероятности обрушения снежной массы эту границу нужно отнести ещё выше на 15–20 см. Если крыша плоская, то кабель укладывают вдоль периметра и у сливных воронок. На пологих и хорошо утеплённых крышах подогревать можно только зоны примыкания желобов водосточной системы
• При большом угле наклона скатов предусматривают также укладку греющего кабеля зигзагом между кромкой кровли и снегозадержателем, который на такой крыше должен устанавливаться в обязательном порядке (ввиду высокой вероятности соскальзывания снежной массы). Особое внимание следует обратить на места, где стыкуются две части ската с разным уклоном — это долины (сточные грани) на плоских кровлях и ендовы на двускатных. То же можно сказать и про то место, где крыша примыкает к стене. Здесь наледи образуются особенно часто. Кабель нужно укладывать в виде вытянутой петли на 2/3 высоты ендовы или долины. В случае примыкания крыши к стене кабель нужно укладывать в 5 – 8 см от последней, при этом расстояние между нитками вытянутой петли должно составлять 10 – 15 см. На месте стыка двух скатов кабель нужно укладывать на высоту 2/3 от длины ендовы
• Если крыша водостоком не оборудована, кабель на её кромке располагают по схеме «капающая петля» (при большом уклоне) или «капающая грань» (при малом уклоне). Идея состоит в следующем: петлю подвешивают так, чтобы вода с неё капала прямо на землю. Для укладки по схеме «капающая петля» кабель должен иметь припуск 5 – 8 см. Если кровля не оборудована водостоками, кабель укладывается так, чтобы вода капала прямо на землю
• Вдоль жёлоба шириной до 15 см укладывают одну линию кабеля. Лежащий в жёлобе кабель должен быть заведён «капающей петлёй» длиной 30 – 40 см в воронку водосточной трубы. Так же поступают и при монтаже системы на плоской кровле.
• В водосточную трубу также запускают одну или две нитки в зависимости от её диаметра. В нижней части водосточной трубы число витков следует увеличить, поскольку она является более холодной, чем верхняя. На кровле кабель укладывается зигзагообразно. Шаг зигзага определяется так: для мягкой кровли из расчёта необходимой удельной мощности (Вт/кв. м), для жёсткой — в соответствии с рисунком кровельного покрытия. Греющий кабель на поверхности кровли располагают зигзагобразно с постоянным шагом
• Если средств на закупку саморегулирующегося кабеля в нужном количестве недостаточно, можно применить его только в части системы. Наиболее уместным можно считать использование такого кабеля для обогрева водостока, кровельную же часть можно оснастить дешёвым нерегулируемым кабелем.
• Далее выбирают местоположение монтажных (соединительных) коробок, так чтобы они были доступны для технического обслуживания. Чаще всего их располагают на кровле рядом с греющим кабелем. Этот элемент можно закрепить где-нибудь под козырьком или на ограждении (на парапете). При наличии чердака можно поместить коробки туда. Монтажные коробки следует устанавливать доступных для регулярного обслуживания местах
• Определяют необходимую погонную и общую мощности.

Ориентировочная мощность обогрева для различных элементов кровли составляет:

• для жёлоба шириной до 150 мм: на «холодной» крыше — 30 – 60 Вт/м, на «тёплой» — 100 Вт/м;
• для жёлоба шириной свыше 150 мм: 200 Вт/кв. м;
• на кровле (карнизный свес): на «холодной» крыше — до 150 Вт/кв. м, на «тёплой» — 200 – 250 Вт/кв. м;
• в ендовах: 250 – 300 Вт/кв. м;
• на плоских кровлях вокруг сливных лотков, расположенных в зоне примыкания к парапету: 40 – 80 Вт/кв. м.

Если водосточная система собрана из пластмассовых деталей, обогревающие её кабели могут иметь суммарную погонную мощность не более 17 Вт/м. Для крыш с мягким кровельным покрытием максимально допустимая погонная мощность составляет 20 Вт/м.

Далее подсчитывают общую длину греющего кабеля и определяют количество цепей с учётом того, что длина одной цепи не может превышать 120 – 150 м (зависит от марки кабеля). Каждая цепь должна подключаться через отдельное УЗО.

В последнюю очередь проектируют щит управления с учётом количества цепей и потребляемой ими электрической мощности

Схемы устройства системы обогрева

Схему прокладки и протяженность нагревательного кабеля определяет конфигурация и крутизна крыши. Чем проще конструкция и выше наклонены скаты, тем меньше на обогрев потребуется метража.

Принципы прокладки греющего кабеля

Устройство систем обогрева кровли и элементов водостоков приурочено к местам, склонным накапливать зимние осадки, это:

• Ендовы. Иначе разжелобки, сформированные смежными скатами. Оснащаются на треть их собственной длины нагревательным кабелем, уложенным в виде длинной петли. Расстояние между сторонами петли зависит от вида нагревательного кабеля: для одножильных резистивных 10-12 см, для двужильных 40 см и т.д.
• Карнизы пологих крыш. Если крутизна конструкции менее 30º, система обогрева укладывается внизу ската змейкой и охватывает всю ширину карниза плюс 30 см выше условной линии стены дома. При крутизне до 12º дополнительный обогрев сооружается на участках, примыкающих к водосточным воронкам.
• Водосточные стояки. Нагревательный кабель располагается в полости трубы в виде длинной петли, прикрепленной к стенкам стока. Если сброс воды производится в ливневую канализацию, кабель заводится в нее до глубины сезонного промерзания. Если обогрев канализации невозможен, ее на зиму следует закрыть.
• Водосборные воронки плоских кровельных конструкций. Кабель вокруг воронок внутренней водосточной системы охватывает зону по 0,5 м с каждой стороны. Внутрь воронки кабель заводится петлей до уровня теплого помещения внутри здания.
• Воронки наружного стенового водостока. Требуют собственного обогрева только в случае расположения на стене отдельно от желоба.
• Парапеты. Вдоль них укладывают обычно одну ветку нагревательного кабеля.
• Примыкания. Обустраиваются по схеме парапетов.
• Водометы плоских крыш. Кабелем оснащается дно водометов и прилегающая площадка примерно 1 м².
• Капельники. Обогреваются в зависимости от собственной конструкции в одну или две ветки.
• Водосточные желоба. В их полость кабель укладывается двумя параллельными рядами. Аналогично обустраиваются водосборные лотки внутреннего водостока, применяемого в обустройстве плоских крыш.

Если 1 погонный метр водосборного лотка или желоба принимает стоки с площади до 5 м², то для обогрева достаточно мощности кабеля 20 Вт/м. Если обрабатываемая площадь больше, параметры мощности требуется увеличить. Например, для обработки 25 м² кровли потребуется нагревательный кабель 50 Вт/м и более.

Не всегда для устройства системы антиобледенения скатной крыши требуется кабельный обогрев ее карнизов. С крутых скатов, с углом наклона больше 45º, снег удаляется самопроизвольно. В таких случаях нагревательную нить тянут только в элементах водосточной системы. При образовании наледи вокруг мансардных окон кабель укладывают вокруг них и в направлении стока.

В схемах противообледенения крыш, не имеющих водосточной системы, нагревательная ветка раскладывается по краю скатов или по капельнику. Для них обязателен монтаж снегозадержания выше района установки кабеля и устройство капельника на карнизе.

По кровельному покрытию нагревательный кабель раскладывается несколькими параллельными ветками или змейкой, соблюдая равномерность шага. Расстояние между соседними ветками зависит от мощности кабеля и от площади обустраиваемого участка крыши. Заметим, что использование кабеля с большей заявленной мощностью не всегда приводит к сокращению его метража в укладке.

Кабель фиксируется на кровле способами, обозначенными производителями материала в инструкции. К применению в устройстве систем обогрева используется только выпускаемый для этих целей материал. Крепеж не должен нарушать герметичность покрытия, нити контура не должны провисать свободно в воздухе.

Специфика применения силового кабеля

Система противообледенения подключается к трех- или однофазной сети через силовой кабель. В случае подключения к одной фазе сети 380В есть вероятность перекоса фаз в пределах 15%. Во избежание перекоса и с целью его минимизации рекомендуется не использовать системы, потребляющие свыше 6 кВт. Антиобледенение с бóльшей мощностью подключаются ко всем трем фазам трехфазной сети. При подключении учитывается равномерность распределения нагрузок на фазы.

Сечение питающего кабеля определяет мощность планируемой нагрузки и общая длина нагревательного контура. Мощность будущей нагрузки зависит от длины и погонного сопротивления веток. Все действия по укладке питающего кабеля и соединения его с нагревательными нитками производятся в соответствии с регламентом ПЭУ.

Точка соединения нагревательного и силового кабеля должна располагаться в распределительной коробке. Вместо коробки допустимо использование термоусадочной муфты, гарантирующей герметичность в месте состыковки.

Устройства управления и защиты

Аппаратура управления системами противообледенения предназначена для обеспечения работы в автоматическом или полуавтоматическом порядке. В ее обязанности входит запуск работы нагревательных кабелей и отключение в диапазоне рабочих температур.

Аппаратура для систем противообледенения бывает двух типов:

• Термостат. Устройство, реагирующее на сигналы датчиков температуры. Включение с отключением происходит при выходе температурного фона за рабочие пределы (от +5º до -15º С).
• Метеостанция. Более сложное устройство, реагирующее на показания датчиков влажности и температуры. Позволяет корректировать работу системы обогрева согласно факту выпадения осадков.

Первый вариант конструктивно проще и, естественно, дешевле. Однако в регионах с повышенной влажностью он способен допускать погрешность и изредка способствовать накоплению льда вместо таяния отвода осадков. Метеостанции чувствительней к изменению влажностного фона, но как любая сложная система чаще выходят из строя.

Более чуткое управление, осуществляемое метеостанцией, дает возможность сэкономить на расходе энергии. В регионах с умеренной влажностью для оснащения небольших по протяженности и мощности систем противообледенения вполне достаточно термостата.

Для того чтобы пресечь разрушение и оплавление изоляции из-за превышения тока нагрузки обогревательный контур оснащается автоматическим выключателем. Отключение также происходит при утечках тока через изоляционную оболочку. Системы защищены от перегорания по причине короткого замыкания.

Если есть необходимость в автоматическом управлении отдельными участками контура обогрева, его дополняют программируемыми коммутаторами, реле времени и т.д. Нежелательно использовать схему ручного управления, потому что человек не способен с точностью реагировать на изменения фона и, к примеру, ночью может прозевать необходимость запуска или отключения.

Датчики систем реагирования на изменение погодных условий располагают в местах, доступных для обслуживания. Требуется периодически проводить их очистку от пыли и ледяных наростов в случае образования. Устанавливаются датчики заподлицо с поверхностью, которую обязаны обогреть, располагают их так, чтобы были видны проходящим людям.

Монтаж и подключение автоматики для обогрева кровли

Переходим к подключению автоматики. Для управления все системой антиобледенения кровли и водостоков вам понадобятся следующие комплектующие:

• модульный вводной автомат + УЗО с током утечки на 30мА

Либо их можно заменить на один диффавтомат с таким же током.

• модульный пускатель с нормально открытыми контактами

• 3-х позиционный переключатель

Для перевода системы в ручной и автоматический режимы.

• терморегулятор или метеостанция

Мозги всей системы.

• автоматические выключатели на обогревательные секции

• датчики влажности, температуры, осадков

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...