37702 
Образование наледи на крыше опасно не только риском травмирования передвигающихся возле дома людей, но и повреждением элементов кровельной системы – водостоков, покрытия. Чрезмерные нагрузки от снега и льда способны привести к перекосу и разрушению деталей стропильной системы. Чтобы предупредить все эти неприятности, нужно организовать качественный обогрев кровли.
Назначение антиобледенительных систем
Система антиобледенения кровли предназначена для предупреждения образования наледи и скопления большого количества снега на карнизах, а также своевременного отвода воды по предназначенным для этого водостокам. Своевременная чистка не позволит в полной мере справиться с эти эффектом – снег может идти и таять ночью, а ледяные глыбы с утра будет очень сложно убрать без повреждения покрытия.
Фото 1. Огромные сосульки на свесе крыши
Установка элементов подогрева кровли преследует несколько целей:
-
Безопасность – образовавшиеся сосульки при падении могут нанести вред здоровью людей и животных, повредить автомобиль или любое другое имущество.
-
Минимизация нагрузок на кровельную систему и другие конструкции здания, которые создает наледь.
-
Защита кровли и водостоков от «продавливания» и деформации под воздействием больших нагрузок от образовавшейся наледи.
Рисунок 2. Работа антиобледенительной системы
Что представляет собой система обогрева кровли и водостоков?
Основным рабочим инструментом системы антиобледенения является кабель для обогрева кровли. Он нагревается и обеспечивает оттаивание снега, предупреждает образование льда на свесах и ледяных пробок в водостоках. Также в конструкцию входят органы управления и защитная аппаратура.
Фото 3. Расположение нагревательного кабеля на крыше из битумной черепицы
Основная особенность системы обогрева кровли и водостоков заключается в возможности ее включения только в определенные периоды (например, во время снегопадов, при понижении температуры окружающей среды до минусовых значений в темное время суток) – т.е. тогда, когда высокая вероятность замерзания талой воды.
Кстати, многие специалисты причисляют данное оборудование к системам безопасности здания из-за возможности предотвращения падения сосулек возле дома.
Рисунок 4. Наглядный пример кровли с обогревом и без
Причины образования наледи на кровле
Многих интересует вопрос о том, почему на крыше образуются сосульки. Все просто – снег при попадании на относительно теплую поверхность начинает таять. Капли воды преодолевают теплую поверхность и попадают на холодный карниз за пределами стен здания, где и замерзают, постепенно образовывая большие сосульки. Наледь доставляет не меньше проблем – к ее образованию приводит большая разница температур между не подогреваемым карнизом и подогреваемой частью кровли.
Рисунок 5. Процесс образования «ледяных панцирей» на карнизах
Существуют 3 причины образования льда на поверхности крыши:
-
Неправильно выполненная теплоизоляция крыши. При эффективной работе утеплителя температура поверхности на участках карниза и над самим отапливаемым зданием практически идентична, поэтому снег при соприкосновении с ней не тает (за исключением периодов с плюсовой температурой окружающей среды). Если же теплоизоляционный слой нарушен или сделан неправильно, то кровельное покрытие под домом значительно теплее, чем на карнизном свесе. Правильным решением будет полная реконструкция «кровельного пирога», но и система обогрева тоже справится с данной проблемой.
-
Климатические условия. Правильное утепление не воздействует на особенности окружающего климата. Ночью температура падает, днем поднимается, поверхность крыши греет солнце, в результате чего снег тает даже при минусовой температуре, а вода стекает к мерзлым водостокам и замерзает.
-
Сложная конструкция кровли. Тоже вносит свою лепту в процесс образования «ледяных панцирей». Разнообразные декоративные башенки с окнами, внутренние углы, воротники способствуют формированию дополнительного снежного покрова, что усугубляет ситуации. Поэтому опытные проектировщики рекомендую воздержаться от эксклюзивных конструкций, а делать простые крыши с уклоном не менее 30°.
Рисунок 6. Примерная зависимость температуры поверхности на разных участках кровли от температуры окружающей среды при наличии качественного теплоизоляционного слоя
Чем наледь опасна для крыши и кровельного материала?
На крышах с углом наклона менее 45° зимой образуется толстый снежный покров. При этом его вес может доходить до 100 кг/м2, а при уклоне 30° нагрузки будут еще больше. В этом случае высока вероятность деформации стропильной системы.
Фото 7. Снежная масса на кровле с малым наклоном скатов
Последствия скопления большого количества снега и образования наледи на кровле:
-
Деформация кровли и стропильной системы. Как уже было сказано выше, большие снеговые нагрузки могут стать причиной не только деформирования покрытия, но также прогибов и полного разрушения стропил.
-
Повреждение кровельного покрытия. При таянии снега образующаяся на поверхности ледяная корка подогревается и понемногу сползает с крыши. В результате этого на покрытии остаются царапины – со временем в этих местах образуется коррозия.
-
Разрушение водостока. При смене погодных условий – оттепели морозом – скопившаяся в трубах водостока вода замерзает, что ведет к их деформации и разрыву.
-
Сход снежной массы, падение сосулек. Без качественного электрообогрева кровли скапливающаяся на карнизных свесах снежная масса может сойти и серьезно травмировать прохожих.
Фото 8. Крыша не выдержала нагрузок от снежного покрова
Составляющие элементы антиобледенительной системы
Современная система антиобледенения для кровли и водостоков включает такие компоненты:
-
Кабельные ответвления – схема прокладки обогревающего кабеля зависит от сложности кровли, вида необходимой конструкции, наличия водосточной системы.
-
Питающий (силовой) кабель – для электропитания нагревательного элемента.
-
Аппаратура управления – система обогрева запускается полностью в автоматическом режиме и работает в температурном диапазоне от +5 до -15 °C. Оборудование оперативно реагирует на сигналы датчиков влажности и температуры. Рабочий диапазон температур можно корректировать самостоятельно в зависимости от погодных условий.
-
Защитные устройства – для автоматического отключения всей системы или определенного контура при обнаружении утечек свыше 30 мА, а также увеличения значений номинального тока свыше допустимого тока нагрузки.
Рисунок 9. Обогрев кровли и водостоков
Особенности монтажа
Система обогрева кровли монтируется в строгом соответствии с требованиями ПУЭ, рекомендациями производителей, постановлением о противопожарных мерах и прочей нормативно-технической документацией.
Максимальное качество антиобледенительной системы будет достигнуто при соблюдении таких правил при монтаже:
-
Работать в теплый ясный день, без осадков.
-
Устанавливать все компоненты при положительной температуре окружающей среды, так как подавляющее число герметиков и других средств максимально эффективно работают только при плюсовой температуре.
-
Очистить и высушить места под укладку кабеля для обогрева кровли и водостоков.
Перед монтажными работами требуется детально продумать расположение и схему укладки питающего провода от узла на кровле до точки электропитания.
Рисунок 10. Схема прокладки кабелей и расположения основных устройств
Типы и структура нагревательных кабелей
Для обустройства контуров на кровле применяются обогревающие кабеля двух типов – резистивный и саморегулирующий. Мощность проводов обычно превышает 20 Вт/м2. Нагревательные элементы прокладываются открытым способом, поэтому имеют прочную оболочку, устойчивую к влаге и солнечным лучам.
При монтаже важно исключить вероятность соприкосновения кабелей с материалами на битумной основе, включая гибкую черепицу. Для мягкой кровли используются нагревательные элементы с оболочкой из фотополимера.
Рисунок 11. Прокладка нагревательных элементов на разных кровельных покрытиях
Кабель для кровли также защищен бронированной оплеткой для защиты от механических повреждений. Сегодня выпускаются изделия в виде пружины, что исключает вероятность разрыва в результате расширения или физического воздействия.
Саморегулирующий кабель: типы, структура, схемы раскладки
Представляет собой электрический ленточный нагреватель с расположенными внутри параллельными проводниками, которые разделены тепловыделяющей полимерной матрицей. Саморегулирующийся греющий кабель для кровли более эффективен в работе по сравнению с резистивным – он способен корректировать сопротивление на всей длине либо на каждом участке цепи. Также его можно резать на заготовки нужной длины.
Рисунок 12. Структура саморегулирующего кабеля
Кабель саморегулирующийся для обогрева кровли стоит дороже, чем резистивный, однако потребляет на порядок меньше электроэнергии. Также эксплуатационные расходы снижаются за счет возможности грамотной подстройки под конкретные погодные условия. А возможность обрезки нагревательного элемента в любо месте, позволяет минимизировать количество отходов.
Резистивный кабель: виды и структура
При организации обогрева кровли используются 2 вида резистивных греющих кабелей – одно- и двужильные. Независимо от этого, нагревательный элемент выполнен в виде медной токопроводящей жилы, которая выделяет тепло. Следующими идут защитные слои – экранированная оплетка, изоляция и наружная поливинилхлоридная оболочка.
Описание видов:
- Одножильный – подключение к питанию осуществляется с обеих сторон, поэтому при монтаже оба края нужно сводить в одну точку.
Рисунок 13. Строение одножильного резистивного кабеля
Двухжильный – подключается с одного края, второй закупорен герметичной муфтой. Стоит дороже, но он проще в укладке, и практически не создает электрополей.
Рисунок 14. Двужильный резистивный кабель
Основная особенность – невысокая стоимость. Однако в монтаже он дороже саморегулирующего греющего кабеля для кровли, поскольку его расходуется больше на одну и ту же самую площадь прогреваемого участка. Это значит, что и крепежей нужно больше.
Как определить зоны обогрева?
Рабочие зоны антиобледенительной системы и места прокладки элементов обогрева кровли, водосточных труб и желобов определяются с учетом эффективности стока воды. Для организации качественного отвода влаги кабеля прокладываются в водостоках и на других сложных участках, где высок риск образования наледи.
Расчет материалов и длины системы выполняется путем суммирования всех участков крыши, требующих установки нагревательных элементов. На крутых скатах высок риск схода снега и льда, поэтому требуется установка снегозадержателей. В подобных случаях кабель прокладывается между элементом безопасности и краем кровли. Ширина «антиобледенительной змейки» определяется в зависимости от ширины карниза.
Рисунок 15. Снегозадержатели на крыше
При отсутствии риска сползания снежных масс допускается организация обогрева только водостоков – труб и желобов.
Схема и особенности раскладки кабелей
Схема обогрева кровли и водостоков и места прокладки элементов антиобледенительной системы подбирается в зависимости от уклона скатов и конструктивных особенностей крыши. Чем больше угол наклона и проще форма, тем меньше метров кабеля понадобиться на обустройство.
Прокладка греющего кабеля
Монтаж кабеля на кровле осуществляется в местах повышенного риска образования снежных масс и наледи:
- Карнизы пологих крыш. При уклоне скатов менее 30° нагревательные элементы укладываются в нижней части в форме змейки. Для повышения эффективности обогрева рекомендуется расположить кабель на всю ширину карниза с захватом еще 300 мм над условной линией наружной стены дома. При наклоне меньше 12° изделия располагаются на смежных с водосточными воронками участках.
Фото 16. Система антиобледенения на пологой крыше
- Водосточные трубы. Греющий провод в виде петли крепится непосредственно в стояке. В воронках внешнего водостока изделие прокладывается только при условии отдельного расположения (вне желоба).
Рисунок 17. Обогрев стояка
- Ендовы. Нагревательный провод прокладывается в виде длинной петли на 30 % от общей длины ендовы.
Фото 18. Обогрев ендов
- Примыкания кровли и парапеты. Достаточно проложить одну ветвь кабеля вдоль изделия.
Фото 19. Система антиобледенения парапета
- Водосточные желоба. Провод размещается параллельными рядами.
Фото 20. Организация обогрева желобов
- Водосточные воронки на плоских крышах. Кабель укладывается по периметру воронки с обеспечением охвата по 500 мм во все стороны и заводится в виде петли внутрь до уровня начала теплого помещения в доме.
Фото 21. Антиобледенительная система воронки для стока воды на плоской кровле
- Мансардные окна. Греющая нить прокладывается возле окон по направлению стока.
Фото 22. Система антиобледенения около мансардных окон
При организации обогрева кровли с углом наклона более 45° кабель можно не укладывать на карнизах – на них, как правило, снег не задерживается. Поэтому провода монтируются только по водосточной системе.
При отсутствии водостоков нагревательный элемент располагается по крайней части ската и по капельнику.
Рисунок 23. Схема обогрева крыши без водосточной системы
Процесс монтажа показан в следующем видео:
Фиксация нагревательного элемента
При установке греющего кабеля на кровле нужно соблюдать следующие правила крепления:
-
Греющий провод надежно крепится в направлении стока талой воды. Он должен плотно прилегать к кровельному покрытию без провисания в воздухе.
-
Фиксация выполняется предельно аккуратно, чтобы не повредить кровельное покрытие и нагревательный элемент.
-
Крепление производится только теми способами, которые указаны в инструкции.
-
При фиксации резистивного кабеля не допускается пересечение и прикосновение его отдельных участков.
Подсоединение силового кабеля
Подключение питающего провода к обогревающему кабелю, монтируемому на кровле, производится в строгом соответствии с требованиями ПУЭ. Они должны соединяться в специальной распределительной коробке, допускается применение термоусадочной муфты для обеспечения полной герметичности стыковки.
Рисунок 24. Соединение кабелей в распределительном щитке (слева) и в термоусадочной муфте (справа)
Монтаж греющего кабеля на кровле может выполняться с подсоединением к сети 220 или 380 В. При выборе сечения силового кабеля нужно ориентироваться на общую мощность системы антиобледенения, которая определяется в зависимости от потребляемой мощности нагревательного элемента и общей длины участка нагрева.
Органы управления и защиты системы обогрева кровли
Кроме нагревательного элемента, в систему обогрева кровли входит оборудование для управления и защиты. Остановимся на них подробнее.
Аппаратура управления
Устройства по управлению системой антиобледенения обеспечивают необходимые условия для автоматического или полуавтоматического ее функционирования. Они активируют нагревательный элемент и отключают питание, когда температура выходит за пределы рабочего диапазона.
Для автоматизации работы оборудования по обогреву крыши могут обеспечить 2 типа устройств:
- Термостат – взаимодействует с датчиками температуры, включая и отключая нагревательный элемент при достижении заданных значений. Стандартный диапазон рабочих температур – от +5 до -15 °C. Характеризуется сравнительно невысокой стоимостью, но не рекомендован для регионов с высокой влажностью – возможны большие погрешности, что ведет к образованию льда на кровле.
Фото 25. Внешний вид термостата
- Метеостанция – более сложное оборудование. Взаимодействует не только с датчиками температуры, но и влажности. Позволяет контролировать работу антиобледенительной системы с учетом выпадения снега. Отличается более высокой чувствительностью и способна точно реагировать на изменения значений температуры. Это обеспечивает возможность сократить расход электроэнергии.
Фото 26. Внешний вид метеостанции
Интересен тот факт, что саморегулирующийся нагревательный кабель, укладываемый на кровле, способен работать даже без системы автоматического управления за счет возможности настройки мощности в зависимости от наличия осадков или температуры окружающей среды. Но специалисты советуют использовать его все-таки в комплексе с терморегулятором.
Защитная аппаратура
Устройства защиты выполняют несколько функций:
-
Защита питающей цепи от коротких замыканий в силовом проводе, саморегулируемом кабеле и других элементах системы обогрева кровли.
-
Отключение системы или конкретной ее секции при обнаружении тока утечки свыше 30 мА.
-
Защита от тока перегрузки.
Для обеспечения эффективной защиты устанавливаются такие устройства, как автоматический выключатель, УЗО с током утечки 30 мА (при желании вместо этих двух устройств можно смонтировать один дифавтомат), защитный автомат термостата или метеостанции, магнитный пускатель, аварийная сигнализация.
Рисунок 27. Дифавтомат объединяет в себе функции автоматического выключателя и УЗО
Более сложные системы могут содержать и другое оборудование – реле времени, контроллеры, устройства плавного пуска и др.
Сколько электроэнергии потребляет система?
Многие не решаются выполнять монтаж системы обогрева кровли и водостоков из-за большого расхода электроэнергии. Однако это не совсем верное утверждение и чтобы более точно определить потребление электричества, выполним расчет. Для этого есть формула:
Wгод = PH × h
где PH – номинальная мощность антиобледенительной системы, кВт;
h – общее количество часов работы за год;
Wгод – расход электроэнергии за год.
Для расчетов принимаем период работы системы обогрева номинальной мощностью 2,5 кВт с 15 ноября по 15 апреля, что равняется 151 суткам или 3624 часам. Однако она работает с перерывами, поэтому откинем среднее время простоя – примерно 20 %. В результате получается, что работает она примерно 2900 часов за год.
Высчитываем расход:
Wгод = 2,5 ×2900 = 7250 кВт – примерный расход электроэнергии за год.
Однако учитывайте, что при использовании саморегулирующихся кабелей для обогрева, расход будет примерно на 10-15 % меньше по сравнению с расчетным.
Особенности эксплуатации антиобледенительной системы
Основные правила эксплуатации кровли, оборудованной системой обогрева:
-
Регулярная чистка крыши и водостоков от мусора и ревизия элементов обогрева примерно 1 раз в месяц. При обнаружении поломок или повреждений ремонт можно выполнить самостоятельно, но лучше привлечь опытных мастеров.
-
Очистка участков кровли с греющим кабелем должна производиться предельно аккуратно. Это обусловлено тем, что при механическом повреждении нагревательного элемента гарантия производителя аннулируется.
-
Настройка системы выполняется в зависимости от климатических условий после монтажных работ. При самостоятельном выставлении температурного диапазона включения и отключения оборудования надо руководствоваться рекомендациями производителя.
Фото 28. Система обогрева на сложных участках кровли
Безотказность функционирования и продолжительный срок службы системы обогрева кровли можно обеспечить только при условии соблюдения всех технологических рекомендаций производителя по установке. При этом монтаж лучше доверить квалифицированным экспертам, которые предоставляют гарантию на выполненные работы. Самостоятельно заниматься установкой этого оборудования без соответствующего опыта и знаний мы не рекомендуем.
