В зимнее время жилищно-коммунальным службам и владельцам домов приходится заниматься уборкой снега и льда с крыш. Это серьезная проблема. Под тяжестью толстого слоя снега возможно повреждение и даже обрушение кровли. Ледяные наросты представляют угрозу безопасности для людей. Сосульки, падая с крыши, могут повредить автомобили, припаркованные к зданию. Многие чистят крыши по старинке, вручную, но это тяжелый, травмоопасный и неэффективный труд. В последнее время все больше применяются системы обогрева кровли, которые способны растопить снег и лед и отвести талую воду в сторону от фундамента дома. Такие устройства значительно облегчают уход за крышей благодаря автоматическому режиму работы.
Причины обледенения крыши
- Плохая теплоизоляция кровли.
Теплая кровля, мансардная крыша, чаще подвержена образованию ледяной корки. Отапливаемое помещение под крышей способствует нагреву кровельного покрытия. На такой крыше из-за теплопотери даже в мороз тает снег. Талая вода стекает по кровельному скату, на холодном карнизе и в водостоке снова замерзает, превращаясь в сосульки. В таком случае прежде всего устраняют первопричину – утепляют крышу. При качественной теплоизоляции кровли система обогрева будет работать более экономично.
- Сезонные и суточные колебания температур.
Даже при грамотном проектировании и сооружении кровли наледь появляется из-за температурной разницы в дневное и ночное время, особенно весной. Днем на солнце снег тает и стекает с крыши в водосток, а ночью при понижении температуры воздуха замерзает, образуя громадные наледи. Под тяжестью ледяных наростов водосточная система приходит в негодность.
Принцип работы системы «без сосулек»
Действие современных систем защиты кровли от наледи основано на обогреве за счет теплоотдачи электрического кабеля. Нагревательный электрокабель прокладывается на кровле, по желобам, водосточным трубам, местам скопления снега и льда. Кабельная обогревательная система вызывает таяние снега и способствует свободному оттоку талой воды с крыши на землю на некоторое расстояние от дома.
Какие задачи и функции выполняет система обогрева кровли и водостоков
- Предотвращение образования сосулек, скопления и падения снежных масс и ледяных пластов.
- Организация нормального регулярного отвода талой воды с крыши и водостоков.
- Исключение закупорки и деформации системы водостоков ледяными пробками.
- Снижение механической нагрузки на конструкции кровли.
- Устранение проблемы ручной уборки крыши от снега и льда.
- Увеличение срока эксплуатации кровли.
- Полная автоматизация подогрева крыши и отсутствие необходимости участия человека в управлении системой.
Состав системы обогрева кровли и водостока
- Нагревательный электрокабель
- Крепежные детали
- Щит управления:
- входной трехфазный защитный автомат;
- четырехполюсный контактор;
- прибор защитного отключения, (30мА);
- однополюсные защитные автоматы на каждую фазу;
- сигнальная лампа;
- защитный автомат цепи управления термостата;
- Компоненты распределительной сети:
- силовой питающий кабель;
- сигнальный кабель между датчиками термостатов и блоком управления;
- монтажные коробки;
- соединительные и концевые муфты для нагревательного кабеля.
Устройство обогревательной системы кровли
- Нагревательная часть представляет собой электрокабель, который обеспечивает обогрев непосредственно кровли и водостоков. Проводится с наружной стороны ендов, желобов, водосливов, ливнестоков, лотков, водосточных труб. Нагревательный электрокабель для обогрева кровли должен соответствовать требованиям пожарной безопасности, иметь высокую механическую прочность, устойчивость к температурным колебаниям, воздействию солнечных лучей, атмосферных осадков. Обогревательная кабельная система для удаления льда достаточно проста в установке, предназначена для всех видов кровли, не демонтируется на летний сезон, имеет автоматическое управление.
- Распределительная и информационная часть состоит из информационных и силовых кабелей, монтажных элементов, распределительных коробок. Она выполняет функцию распределения и передачи электрического питания для нагревательной части и обмена сигналов между датчиками контроля обогрева кровли и шкафом управления.
- Система управления включает в состав: терморегуляторы, термодатчики воздуха, шкаф (щит) управления, пусковые и защитные приборы, регулирующие устройства. Подбор и комплектация системы управления выполняется в соответствии с мощностью системы антиобледенения кровли. Саморегулирующиеся электрокабели в обогревательных системах водостоков способны работать и без автоматического управления. Они самостоятельно регулируют свою мощность под влиянием наличия осадков и температуры воздуха. Однако для эффективной и экономичной работы системы обогрева рекомендуется применять терморегуляторы.
Монтаж обогрева кровли. Инструкция
Монтаж обогрева кровельных карнизов и водостоков осуществляется в следующем порядке:
- Нагревательные секции проверяют на соответствие размеров зонам обогрева кровли, нарезают участки необходимой длины, ставят муфты, раскладывают и скрепляют.
- Электрокабель в водосточных желобах закрепляют полосами монтажной ленты поперек желоба. Чем толще монтажная лента, тем прочнее и долговечнее. Для резистивного кабеля шаг установки ленты составляет 0,25м, для саморегулирующегося — 0,5м. При фиксации ленты на желобе заклепками дополнительно используют герметик.
- В водосточных трубах электрокабель закрепляют с помощью монтажной ленты или термоусаживаемой трубки. При высоте трубы больше 6м, кабель дополнительно прикрепляют к металлическому тросу с изолирующей оболочкой для уменьшения несущей нагрузки.
- В отмете трубы и воронке нагревательный электрокабель закрепляют монтажной лентой с заклепками.
- Крепление электрокабеля к поверхности кровли выполняют с применением монтажной ленты и герметика.
- Ставят монтажные коробки, прозванивают и замеряют сопротивление изоляции греющих секций.
- Монтируют датчики термостата, проводят сигнальный и силовой кабели.
- Устанавливают шкаф управления.
- Измеряют сопротивление и прозванивают силовые и сигнальные кабели.
- Проверяют устройство защитного отключения.
- Регулируют термостат.
- Выполняют пусконаладочные работы.
Монтаж обогрева кровли и водостоков своими руками
Установка обогревательной системы для кровли – достаточно затратное и сложное дело, но полностью оправданное. Такую систему можно собрать своими руками, но расчет и проверку оборудования перед запуском лучше поручить профессионалам, чтобы гарантировать безопасность работы электрического обогрева.
Порядок проектирования системы обогрева кровли и водостоков
- Определение зон обогрева кровли.
- Выбор электрокабеля в соответствии с условиями монтажа.
- Выбор системы управления.
- Определение местонахождения соединительных коробок.
- Планирование количества и способа укладки греющего электрокабеля.
- Расчет мощности системы, расчет по фазам, выбор системы защитных автоматов.
- Выбор способа крепления силовых кабелей.
- Подбор автоматического оборудования для шкафа (щита) управления.
- Составление полного комплекта проектной документации.
Как определить зоны обогрева
В качестве зон обогрева выбираются места скопления снега и льда на крыше. На образование наледи влияют погодные условия, материал и конструкция кровли. Оптимальной считается схема одновременного обогрева ендов, кровельного свеса и водостока. В целях экономии многие укладывают кабель только на поверхности кровли, ошибочно полагая, что этого достаточно. В действительности, очень часто в желобах и водосточных трубах образуются ледяные заторы, перекрывающие путь талой воде.
От правильного выбора места укладки нагревательного кабеля зависит качество организации водоотвода. Прежде всего нагревательный кабель прокладывают в участках наиболее возможного образования наледи: желобах, водосточных трубах, ендовах. Общая длина электрокабеля для системы антиобледенения равняется суммарной протяженности составных кровельных элементов, требующих обогрева.
На крышах с крутыми скатами, где есть опасность лавинообразного схода льда и снега монтируют систему снегозадержания и прокладывают греющий кабель зигзагом между кровельной кромкой и снегозадержателем.
При отсутствии такой необходимости ограничиваются только электрообогревом водосточных желобов и труб.
Выбор нагревательного электрокабеля
Основой обогревательной системы кровли и водостоков является резистивный и саморегулирующийся электрокабель мощностью от 20 до 50Вт на метр.
- Резистивный кабель — обычный провод из металлической жилы и изоляции. Обладает постоянным сопротивлением, стабильной температурой нагрева и неизменной мощностью. Резистивный кабель имеет невысокую стоимость. Принцип работы кабеля в том, что металлическая жила нагревается за счет внутреннего сопротивления. Обогрев водостоков таким способом довольно прост, эксплуатация системы не отличается сложностью и большими затратами. В основном, применяется для обогрева протяженных участков кровли и водостоков. Оптимальным вариантом является проводка зонального резистивного электрокабеля со специальной нихромовой нагревательной нитью. Погонная мощность такого кабеля не зависит от длины, его даже можно при необходимости нарезать.
- Саморегулирующийся кабель более технологичен. Он состоит из матрицы, изоляционной оболочки, оплетки и наружной оболочки. Матрица, нагревательный саморегулирующийся элемент, меняет сопротивление и степень нагрева в зависимости от температуры окружающей среды. При повышении температуры воздуха в матрице кабеля уменьшается количество токопроводящих путей, в результате чего снижается мощность, потребление электроэнергии и температура саморегулирующего кабеля. Мощность саморегулирующегося кабеля подбирается в зависимости от диаметра водостока.
- Смешанный тип кабеля. Разумным компромиссом по соотношению цены и качества считается комбинированная кабельная система. Обычно для кровельной части системы применяют недорогие кабели резистивного типа, а для обогрева водосточных желобов и труб больше подходят саморегулирующиеся кабели.
Сравнительная характеристика резистивного и саморегулирующегося кабелей
Оба типа нагревательных кабелей способны обеспечить в равной степени эффективный обогрев крыши и водостоков. Однако, каждый из них обладает своими преимуществами.
Резистивный нагревательный кабель отличают:
- Невысокая стоимость.
- Небольшой стартовый ток.
- Постоянная погонная мощность и хорошая теплопередача. Хотя в отдельных случаях, это может стать и существенным минусом, так как из-за различной потребности в тепле одни участки кровли могут перегреваться, а другие не получать достаточного обогрева
- Простота монтажа системы. Резистивный кабель проводят вдоль желобов и труб или обвивая их.
К недостаткам относятся: повышенное потребление электроэнергии, ограничения при проектировании, меньший срок эксплуатации по сравнению с саморегулирующимся кабелем и вероятность локального перегрева в местах перехлёста.
Несмотря на дороговизну, для обогрева кровли специалисты все же предпочитают использовать саморегулирующийся кабель, который производится по особой технологии. Благодаря уникальной молекулярной структуре, саморегулирующийся кабель чутко реагирует на атмосферные условия и самостоятельно регулирует теплоотдачу на каждом участке в зависимости от температурного режима.
Такие свойства кабеля позволяют системе работать более эффективно и экономично.
Преимущества саморегулирующегося нагревательного электрокабеля:
- Укладка кабеля в одну линию. В этом случае нет необходимости установки перемычек, снижается вероятность замусоривания водосточной системы, греющий провод не мешает своевременному оттоку воды.
- Простой монтаж. Кабель нарезается на части любой длины непосредственно на объекте в процессе монтажных работ. Эта возможность, а также укладка кабеля в одну нить, ускоряет темпы монтажа и снижает его стоимость.
- Экономия энергопотребления. В случае использования саморегулирующегося нагревательного кабеля экономия электроэнергии составляет более 50%.
- Отсутствие риска перегрева и перегорания кабеля. Провода резистивного кабеля подвержены к запутыванию во время схода снежной массы с крыши здания, что ведет к их локальному перегреву. В случае с саморегулирующимся проводом такой проблемы не существует, так как маловероятно спутывание при укладке в одну нитку, кроме того в местах перехлеста или соприкосновения автоматически снижается теплоотдача нагревательного кабеля.
- Надежность. Без механических повреждений саморегулирующийся электрокабель обеспечивает 100%-ую надежность работы системы.
- Долговечность эксплуатации. Срок службы 30 лет, что больше в несколько раз, чем у резистивного кабеля.
Выбор системы управления
Система управления способна существенно снизить расход электроэнергии в зависимости от погодных условий. Управление системы обогрева осуществляется устройствами двух типов:
- Собственно терморегулятор, который включает систему обогрева в заданном температурном диапазоне, обычно в пределах -8 +3 градусов.
- Метеостанция. Кроме температурного режима метеостанция контролирует наличие осадков на кровле и их таяние. В состав станции входит температурный сенсор, датчик влажности. Некоторые метеостанции оборудованы одновременно сенсором осадков и сенсором таяния.
При использовании обычного терморегулятора, пользователю приходится самостоятельно включать систему при наличии осадков и выключать при их отсутствии. Метеостанция полностью автоматизирует процесс работы системы и даже программирует задержки отключения по времени.
Размещение соединительных коробок
Соединительные коробки должны иметь доступ для техобслуживания. Обычно их монтируют на кровле поблизости от нагревательных секций. Возможна так же установка на парапетах, чердаке, ограждениях, под козырьками.
Раскладка нагревательного электрокабеля
Прежде чем начинать монтаж обогрева водосточных систем и крыши, необходимо тщательно рассчитать длину кабеля и определить его расположение. Замеряется длина ендовы, всех частей системы, учитывается количество и погонный метраж труб водостока. На 100-150мм желоба необходима мощность 30-60Вт на погонный метр, для желоба шириной в 150мм расчетная мощность составляет 200Вт на квадратный метр.
Кабельный электрический обогрев прокладывают в следующих частях кровли:
- Водосточные желобы, элементы желобов, участки вокруг них. Расчет длины греющего провода выполняется по чертежу с учетом длины водосточных желобов и 10% запаса. Количество ниток электрокабеля зависит от ширины желоба из расчета удельной мощности 400 Вт/м. Крепление выполняется с применением монтажной ленты и заклепок.
- Карнизы.
- Водосточные воронки и трубы. Для труб водостока следует использовать саморегулирующийся нагревательный электрокабель. В случае установки резистивного кабеля для исключения контакта между нитками ставят разделители с интервалом 25-30см друг от друга. Количество ниток зависит от диаметра водосточной трубы, материала и климатических условий.
- Дренажные лотки, водосборники.
- Ендовы и стыки отдельных частей крыши. Количество ниток кабеля варьирует от двух до четырех. Фиксация кабеля в ендовах производится снизу и сверху с помощью монтажной ленты и троса.
Расчет мощности системы
При выборе мощности нагревательных кабелей ориентируются на нормативные показатели. Норма для кабелей резистивного типа — мощность18-22Вт на погонный метр, для саморегулирующихся – 15-30Вт на метр. Следует помнить, если водосточная система изготовлена из полимера, мощность кабеля должна быть не более 17Вт на погонный метр, во избежание повреждения водостока из-за высокой температуры нагрева.
Трассировка кабеля питания
Трассировка производится согласно требований ПУЭ в зависимости от условий помещения, в котором прокладывают кабели.
Выбор автоматического оборудования шкафа управления
Обязательна установка блока утечки УЗО I ут=30 мА для надежной защиты от удара током в экстремальных ситуациях.
Монтаж обогрева кровли и водостоков
При монтаже подводка электрокабеля выполняется наиболее незаметным и аккуратным способом. Для монтажа нагревательных проводов на крыше применяются надежные крепежные зажимы из меди, латуни, оцинкованной стали, которые не требуют отверстий. Они имеют разнообразную форму и прочно фиксируют кабель, устойчивы к температурным факторам и эстетичны.
Для обогрева кровли и водосточных труб применяют нагревательные электрокабели мощностью до 25Вт/м. Для кровли с мягким покрытием, пластиковых водосточных труб и желобов используется кабель с максимальной мощностью обогрева не более 20Вт на погонный метр.
Чтобы получить требуемую мощность на площади обогрева, нагревательные провода прокладывают с определенным шагом крепления. Для крепления используют монтажную ленту. Чаще всего кабель фиксируют с шагом в 3см. Каждая ситуация требует индивидуального подхода, поэтому перед монтажом обогревательной системы рекомендуется рассчитать мощность применительно к конкретной крыше и водостоку.
Для крепления нагревательного электрокабеля также используют сетку с хомутами. Затягивать хомуты следует осторожно, иначе повреждение, пережатие и возникновение зон перегрева кабеля выведет из строя всю нагревательную систему.
Укладка электрокабеля в желобах и водосточных трубах.
Желоб – горизонтальная часть водосточной системы. Он может быть отдельным элементом крыши, подвесным каналом или частью всей конструкции водостока и кровли. В желобе электрокабель прокладывают в одну или несколько параллельных линий. Если крыша «холодная», для желоба стандартного диаметра 100-120мм достаточно двух линий греющего кабеля с погонной мощностью до 50Вт/м. При диаметре желоба больше стандартной величины количество линий увеличивают до 4-5. Если крыша относится к разряду «теплых», то число линий рассчитывают соответственно мощности обогрева 100Вт/м. Фиксируют нагревательный провод в желобе специальными пластиковыми креплениями или нержавеющей монтажной лентой.
Водосточные трубы — вертикальная часть системы водостока. Распределение тепла вверху и внизу трубы различно. Вследствие перепада высот возникают сильные конвекционные потоки, вызывающие перераспределение тепла по всей длине водосточной трубы. В результате вертикальный водосток в нижней части охлаждается притоком холодного воздуха, а верхушка трубы прогревается солнечными лучами. В целях компенсации теплопотерь и выравнивания теплопроводности дополнительно утепляют нижнюю часть трубы путем увеличения числа витков греющего провода.
Для дополнительного усиления обогрева воронок и выходных участков водосточных труб прокладывают две линии кабеля мощностью по 20-30Вт на погонный метр в зависимости от диаметра труб.
Для профилактики появления наледи на кровельном карнизе используют схему укладки кабеля «змейка». Такая схема предполагает проводку электрокабеля по кромке карниза. Шаг зигзага на жестких кровлях выполняется кратно рисунку, а на мягких – с учетом потребляемой мощности на квадратный метр (35-40 см). Высота «змейки» выбирается так, чтобы не допустить зон холода на обогреваемой поверхности и образования ледяной корки.
Метод крепления нагревательного электрокабеля на вертикальном водостоке аналогичен фиксации провода в желобах. Для установки также применяется монтажная лента или крепления из пластика. При укладке кабеля в трубе важно следить, чтобы линии кабеля не пересекались и не контактировали между собой. Если длина водосточной трубы более 2м, то кабель крепят на специальном тросе с пластиковой оболочкой.
Ендова — это внутренний угол поверхности крыши, где чаще всего собирается снег и лед и долго сохраняется в период оттепели. Чем больше снежно-ледовая масса, тем больше возможность коррозии кровельного материала и схода глыбы вниз. В ендовах кровли электрокабель прокладывается вверх и вниз. Протяженность укладки греющего кабеля занимает 2/3 всей длины ендовы, а расстояние от начала свеса, минимум, 1м. Показатели расчетной мощности составляют 250-300Вт на квадратный метр ендовы.
Монтаж обогрева кровли без отверстий
Системы обогрева кровли и способы монтажа постоянно совершенствуются. Крепежные средства для нагревающих кабелей, требующие отверстий, постепенно вытесняются новыми приспособлениями более щадящего действия. Для крепежа нагревающих кабелей в особо сложных условиях разработана специальная алюминиевая лента, рассчитанная на десятилетия эксплуатации. Кабель закрепляют лентой по всей длине и плотно прижимают к кровле. Благодаря хорошей теплопроводности алюминия, вдоль кабеля прогревается дорожка шириной 10–14см, значительно больше, чем при обычном крепеже. Монтаж не требует ни одного отверстия. Такой крепеж выдерживает сходящий с крыши снег и надежно защищает кабель от изломов по всей длине.
Монтаж с применением алюминиевой ленты выполняют при плюсовой температуре. Поэтому такую систему устанавливают до наступления холодов.
Проверка качества монтажа
После монтажных работ производится контроль системы обогрева кровли, а именно:
- Замеры сопротивления изоляции греющих секций, силового кабеля. Результаты измерения заносятся в протокол.
- Проверка тестером токоведущих кабелей.
- Пробный запуск системы.
- Проверка термоконтроллера, регулировка системы.
- Окончательная настройка термоконтроллера проводится в холодное время года.
По окончании пусконаладочных работ и испытаний обогревательной системы кровли и водостоков, составляется исполнительная документация:
- Сертификаты всех компонентов системы.
- Паспорт системы.
- Паспорт шкафа управления.
- Паспорт температурного регулятора.
- Протоколы измерений сопротивления изоляции.
Особенности монтажа обогрева различных типов кровли
Существует множество видов кровельных материалов и конструкций, систем водостока. Старые дома вообще отличаются причудливыми формами крыш. Поэтому нет стандартных решений и готовых схем для всех крыш. Часто приходится проектировать обогревательную систему и выбирать способ монтажа прямо на месте в зависимости от ситуации.
Теплая кровля
Теплая кровля отличается недостаточной теплоизоляцией. В таком случае дополнительно прокладывают отопительные секции петлями по самой кромке крыши. Ширина петель составляет 30-50см, удельная мощность системы 200-250Вт на квадратный метр.
Холодная кровля
Холодная кровля хорошо теплоизолирована, часто имеется чердак с хорошей вентиляцией. Для такой крыши устанавливают только обогрев водостоков с линейной мощностью 20-30Вт на метр, при этом мощность постепенно увеличивают до 60-70Вт пропорционально длине водостока. Все кабели обязательно оборудуют защитным устройством для отключения.
Если водосток на крыше недостаточно организован, то во избежание появления сосулек скат кровли нуждается в дополнительном обогреве. Для этой цели греющий электрокабель укладывают в виде петель шириной в 0,5м. Для защиты кабеля от механических повреждений используют снегоотбойники.
Если кровля без водостоков
Иногда на крыше здания отсутствует водосточная система . В таких ситуациях на кровле с малым уклоном монтируется схема “капающая грань”, при большом уклоне — “капающая петля”.
Плоская кровля
Нагревательный кабель проводится по всему периметру кровли в нижней части линии стока воды (разуклонка), заводится во внутреннюю сливную воронку не менее 40см. (при внутреннем водостоке, т.е. внутри строения), а на внешних лотках — по схеме «капающая петля». На участках примыкания кровли к парапету мощность кабеля вокруг приемного лотка равняется 40-80Вт на квадратный метр. Кабель выводят в сам лоток и укладывают в трубу водостока.
Черепичная кровля
Для фиксации кабеля применяют перфорированную крепежную ленту. На новой кровле лента прибивается к деревянному основанию. Если черепица уже установлена, то лента подводится на 75мм под слой черепицы и крепится на клей.
Чистая крыша — довольный хозяин!
Современное оборудование для обогрева кровли значительно упрощает уход за кровлей, полностью исключает появление наледи на крыше и в водостоках. Высокоточные датчики и температурные регуляторы работают в режиме ожидания, действуют сразу при появлении необходимости и обеспечивают минимальный расход электричества.
Все затраты, связанные с покупкой и установкой оборудования не сопоставимы с дорогостоящим ремонтом кровли. Тем более, когда речь идет о безопасности жизни людей, вопросы о стоимости не обсуждаются.
Система антиобледенения кровли раз и навсегда избавит домовладельцев от уборки снега с крыши лопатой, сбивания сосулек и ледяных глыб и ежегодного ремонта кровли. Чистая, крепкая и надежная крыша прослужит своим хозяевам надежным щитом от любой непогоды еще не одно десятилетие.