Современные антиобледенительные системы в кровельных конструкциях

Рассматриваются антиобледенитель-ные системы, их классификация, принцип работы и внутреннее устройство, даются рекомендации по их установке.

Летом многие обращают внимание на изуродованные крыши и фасады домов, водостоки и желоба для отвода воды. И только зимой, с выпадением снега и образованием сосулек становится очевидно, что именно они являются основной причиной столь неприглядного вида даже дорогостоящих домов. Иногда ледяные заторы нарушают требуемую циркуляцию воздуха, что приводит к образованию конденсата, который в свою очередь является причиной протечек во внутренние помещения. Помимо всего прочего, образование сосулек и сход снега с крыши опасны для жизни. Чтобы избежать трагических последствий, необходимо обеспечить беспрепятственный сход талой воды. Для этого уже многие годы успешно применяются антиобледенительные системы кабельного обогрева для кровель.
Для того чтобы специалисты могли решить вышеуказанные проблемы, необходимо установить причины скопления снега и образования наледи на крыше.
Причины образования наледи.
Основная причина образования наледи - это перепад температуры между центральной частью кровли и краем крыши с расположенными на нем водостоками, который может возникать по нескольким причинам.
Часто при постройке дома форма крыши выбирается, исходя из ее эстетичного вида или желания будущего владельца. Как правило, жертвуют чердачным помещением, непосредственно под крышей располагая жилые помещения или технический этаж без применения соответствующей теплоизоляции. И то и другое ведет к одинаковым последствиям.
Другая причина является прямым следствием погодных воздействий, когда обледенение возникает даже на идеальной, с конструкторской точки зрения, крыше. Особенно опасна для крыши весна с её резкой сменой температур и переходом через нулевую отметку не только в течение месяца, но и течение суток. Резкая смена температур приводит к быстрому охлаждению воздуха, а, следовательно, водостоков, которые остывают значительно быстрее, чем крыша, сохраняющая тепло гораздо дольше.
Объединение двух вышеуказанных причин создает идеальные условия для образования сосулек и наледей в течение всего зимнего периода.
Для борьбы с образованием наледи существуют специальные антиобледенительные системы.

Внутреннее устройство антиобледенительных систем и принцип их работы.
Антиобледенительная система представляет собой сложную кабельную конструкцию, которая устанавливается на крыше любой конфигурации и предотвращает замерзание воды в водостоках или в водосточных трубах, а также в местах, где возникают обледенение или образование снежных наносов. Система снабжена шкафом управления, который состоит из контроллера, позволяющего настроить работу устройства именно в период образования наледи, и защитной автоматики, необходимой для безопасной работы системы.
Системы кабельного обогрева кровли являются наиболее сложными с точки зрения проектирования и произведения расчетов основных параметров. Чтобы учесть все особенности крыши (наличие теплоотво-дов, выступающих воротников мансардных окон, козырьков, внутренних углов (ендов), плоских участков, водостоков и водосточных труб), специалистам необходимо выехать непосредственно на место. В большинстве случаев, организации, занимающиеся данными видами работ, осуществляют выезд и замеры бесплатно.
Принцип работы антиобледенительных систем заключается в следующем: греющий кабель, соединенный в единую систему с датчиками температуры и влажности, укладывается в наиболее уязвимые места крыши: желоба, водостоки, ендовы (внутренние заломы). Датчики устанавливаются непосредственно на крыше, где считывают погодные условия и передают показания на терморегулятор, который и управляет всей этой сложной системой. При выпадении осадков в холодное время или при повышении влажности (во время оттепели происходит капельное подтаивание снега) система включает кабель, который начинает выделять тепло, растапливая снег и возможные преграды на всем пути следования талой воды.

Антиобледенительная система состоит из трех компонентов: греющая часть, силовая часть, система управления и защиты.
Греющая часть - это греющий кабель, предназначенный для прокладки в обогреваемых зонах. Это самая дорогостоящая и важная часть системы, поэтому рекомендуется уделить ее выбору особое внимание. Для обогрева водосточных систем чаще применяются греющие кабели двух типов: резистивный и саморегулирующийся.
Резистивный нагревательный кабель имеет постоянное сопротивление, которое и определяет выделяемую в нем мощность. Подбирая нагревательный кабель по его удельному сопротивлению, можно подобрать и мощность, требуемую для обогрева конкретного объекта. Обычно для водостока - это примерно от 20 до 30 Вт на метр его длины. Для крыши необходимо от 200 до 300 Вт/м2. Нагревательный кабель имеет в центре обычный высокоомный проводник. Это простой нагревательный элемент, выполненный по принципу спирали в бытовой электроплитке.
Недостаток такого кабеля состоит в том, что независимо от условий работы он выдает заложенную в него мощность. Тепловой кабель в неблагоприятных условиях может перегреваться до температуры 80-100°С. Все это приводит к перерасходу электроэнергии.
Чтобы сэкономить электроэнергию, антиобледенительная система должна иметь устройство управления подачей напряжения. В этом случае специальные датчики определяют наличие на крыше льда, температуру воздуха, влажность и по заданному алгоритму управляют работой системы.
Стоимость такого устройства управления сводит на нет всю экономию. Поэтому, несмотря на кажущуюся дешевизну, резистивный тепловой кабель ~ отнюдь не оптимальное решение. К этому необходимо добавить, что сложное устройство управления с развитой электроникой - это не всегда надежно: чем сложнее устройство, тем выше риск его выхода из строя. Да и датчики на входе устройства управления довольно «капризны»: например, датчик наличия осадков и (или) влаги требует достаточно частого обслуживания (2~3 раза в сезон) и регулярной замены (раз в 3-5 лет).
Саморегулирующийся нагревательный кабель. Его активный элемент - специальная полупроводниковая матрица. Саморегулирующиеся кабели, предназначенные для обогрева кровли, обязательно должны иметь УФ-стойкую изоляцию.
Саморегулирующийся тепловой (нагревательный) кабель имеет удельное сопротивление, которое зависит от температуры кабеля. Саморегулирующийся нагревательный кабель при температуре -10°С имеет малое сопротивление, а следовательно, мощность выделяется большая (например, 40 Вт на 1 метр длины). Если саморегулирующийся нагревательный кабель нагрелся до температуры 50°С, то его сопротивление увеличивается в несколько раз, а мощность падает (в нашем примере до 6-8 Вт/м).
Большую роль в температурном режиме работы кабеля играет среда, которая на него воздействует: если саморегулирующийся тепловой кабель окружен льдом, то температура кабеля ниже 0°С и в нем выделяется большая мощность, необходимая для быстрого растапливания льда. Но как только лед растаял, кабель разогревается до большей температуры, например, плюс 30~40°С, его сопротивление увеличивается и мощность падает в 3^4 раза (во столько же раз экономится электроэнергия). Когда же на улице солнышко и весь лед уже растаял, кабель разогревается еще больше (например до 50°С), а выделяемая мощность уменьшается (в примере до 6-8 Вт/м). Таким образом, саморегулирующийся нагревательный кабель сам автоматически регулирует выделяемую мощность по оптимальному алгоритму. Электроэнергия при этом не расходуется понапрасну.
Такой саморегулирующийся нагревательный кабель существенно дороже резистивного, но он и более надежен в эксплуатации: перегреть его практически невозможно даже при самых грубых нарушениях правил его эксплуатации.
Силовая часть состоит из силовых и сигнальных кабелей, распределительных коробок. Она предназначена для подводки питания к греющим кабелям и вывода датчиков. Герметичные распределительные коробки устанавливаются на кровле и предназначены для соединения греющего и силового кабелей.
Система управления и защиты представляет собой шкаф управления, который включает вводной автоматический выключатель, УЗО или дифференциальные автоматы, модульные контакторы и контроллер управления системой обогрева. Шкафы управления обычно комплектуются индивидуально под каждый объект и могут дополняться различными специальными приборами (например, реле задержки на включение, в случаях, когда необходимо осуществлять постепенное включение зон обогрева).
Правильное проектирование, произведенное с учетом всех особенностей крыши и природных условий региона, где будет использоваться кабельная система, позволяет практически полностью исключить обледенение крыш и водостоков. При этом энергопотребление будет незначительным за счет высокотехнологичных терморегуляторов и датчиков, работающих в ждущем режиме, когда в работе системы обогрева кровли нет необходимости и включающих систему в нужный момент.
Существует множество видов конструкций крыш и еще больше схем монтажа, создающих различные условия работы кабельной системы, но заказчик должен помнить всегда о том, что он платит деньги не за греющий кабель или шкаф управления, а за решение проблемы наледи и сосулек.
При установлении антиобледени-тельной системы рекомендуется запланировать систему защиты крыши от обледенения еще на этапе её проектирования, чтобы зарезервировать электрическую мощность и произвести монтаж непосредственно в процессе кровельных работ, снизив тем самым стоимость и трудоемкость.