Обогрев водостоков кровли саморегулирующимся кабелем

Сегодня мы поговорим об опасности льда на крышах. Мало кто знает, но ежегодно только в Москве от сосулек погибает больше 300 человек, и калечится больше тысячи. В основной группе риска как всегда – маленькие дети. А ведь существует инженерное решение, повсеместное использование которого решило бы эту проблему раз и навсегда. И имя ему – греющий кабель для водосточных труб. В сегодняшней статье предлагаю познакомиться с ним поподробнее.

Почему скапливается лед

Причины появления наледи относятся к внешним и внутренним факторам:

  • Частые изменения температуры. Это приводит к тому, что слой снега, который уже лежал, мог подтаять, после температура упала, он замерз и его накрыл следующий.
  • Несоблюдение угла ската крыши. Он должен рассчитываться в согласии с климатическими особенностями конкретной территории.
  • Непрочищенные сливные каналы. В осенний период желоба могло засыпать листвой. Она забивает отверстия, что препятствует оттоку воды.
  • Недостаточное утепление чердачного пространства.
  • Наличие мансардного помещения. При использовании чердачного помещения как жилого выделяется пар, кроме того, это приводит к повышению температуры настила. От этого снег подтаивает, и вода замерзает на морозе.
  • Нерегулярная очистка крыши .

Чем грозит обледенение водостоков

Система обогрева водостоков обычно монтируется совместно с обогревом некоторых участков кровли. Перед устройством такого типа стоят следующие задачи:

  • Удаление сосулек и намерзших наплывов на кровле.
  • Предотвращение прогнивания кровельного настила вследствие скопления влаги.
  • Освобождение отверстий от заторов для прохождения жидкости.
  • Предотвращение резких перепадов температуры, что может привести к повреждению некоторых материалов.
  • Уменьшение веса налегающего слоя осадков, чтобы снизить нагрузку.
  • Продление срока службы настила и всей стропильной системы .
  • Автоматизация очистки крыши.

Монтируется обычно вместе с обогревом крыши

Что представляет собой система электрического подогрева

По сути, это конструкция, основанная на использовании нагревающего кабеля и различной автоматики.

Как правило, комплектующими для такой конструкции являются:

  • греющий кабель для водосточных труб и кровли мощностью от двадцати до пятидесяти ватт на метр, убирающий обледенение;
  • муфты для кабеля (соединительные и концевые);
  • кабель силовой;
  • контрольный кабель для соединения аппаратуры и датчиков в автоматике, заставляющей включать по необходимости подогрев;
  • шкаф управления;
  • крепежные элементы для монтажа.

Чтобы обустроить электрический обогрев водостоков, понадобятся:

  • комплектующие для щита управления (автомат трехфазный входной, контактор с четырьмя полюсами, защитные автоматы для каждой фазы на один полюс, защита термостатной цепи, лампа сигнальная, устройство для защитного отключения);
  • комплектующие для распределительного блока (силовой кабель, кабель сигнальный, монтажные коробки, муфты соединительные);
  • терморегулятор (специальный терморегулятор или метеостанция);
  • нагревающий кабель;
  • комплектующие для крепежа (гвозди для кровли, лента для монтажа, шурупы, заклепки, трубки для термоусадки).

Укладка и монтаж обогревательных кабелей на крыше

Система обогрева кровли состоит из нескольких составляющих: нагревательных кабелей, креплений для крыши и водостока, щитка управления, термостанции или ее элементов.

Греющий кабель укладывается не на всю поверхность крыши. Он монтируется по краям крыши и вдоль ендовы с помощью специальных крепежных элементов на глубину 30–35 см. Эти крепежи можно приобрести в том же магазине или торговой точке, где покупали кабель.

Особенности укладки резистивного греющего кабеля на крыше:

  • Перед монтажом на кровлю замерьте сопротивление всей секции. Оно должно соответствовать паспортным данным
  • Длина одной секции фиксированная. Ее нельзя обрезать или добавить новый кабель. Поэтому необходимо тщательно расчертить и сделать план укладки. Высчитать каждый шаг зигзагообразной петли
  • Одножильный кабель нужно монтировать с учетом возвращения обратного конца к месту подключения к сети
  • Двужильный кабель нужно просто аккуратно зафиксировать в конце крыши
  • В конце обязательно вновь замерьте сопротивление. Если произошли изменения, значит, кабель был поврежден. Его нужно демонтировать с кровли

Монтаж саморегулирующего кабеля происходит проще. Его укладывают на крышу таким же зигзагообразным способом на глубину 30–35 см и шагом от 15–25 см. Длина одной секции может составлять от 0,3 м до 150 м.

В водосточной системе все просто: измеряете длину трубы или желоба, подбираете резистивную систему или отрезаете необходимую длину саморегулирующего кабеля. Все концы нагревательных кабелей должны быть сведены на крыше в одной точке. Туда же подводят контактные провода от датчиков влажности температуры, которые монтируются в определенном месте водостока с наименьшей вероятностью попадания мусора и листвы.

Места применения антиобледенительной системы

Специалисты-проектировщики и монтажники выделяют целый ряд сфер, предназначенных для использования систем защиты от замерзания и обледенения. Это водопроводные и водосточные трубы, кровля и прилегающие к жилым и рабочим помещениям дорожки, ступени, тротуары и грунт.

Трубопроводы

Кабельные греющие системы помогают защитить трубопроводы и резервуары от агрессивного воздействия холодов и морозов. Правда, монтаж такого оборудования довольно сложен и требует очень точного расчета и правильного выбора греющего кабеля. Антиобледенительные элементы ставятся как снаружи труб, так и внутри, благодаря чему водопровод и санитарно-технические агрегаты не замерзают и всю зиму полноценно работают, обеспечивая бесперебойную подачу воды и прочих жидкостей даже при рекордно низких температурах.

В последние годы для обогрева трубопроводов длиной до 50 километров часто применяются так называемые скин-кабели. Эта технология действует по принципу образования скин-эффекта в ферромагнитном материале на промышленной частоте. Тепло по большей части выделяется в стальной трубке, внутри которой и располагается сам кабель.

Читайте также:  Герметик для кровли из профнастила и металлочерепицы

В этом варианте электрический ток течет только по внутренней поверхности трубки, а внешний потенциал полностью отсутствует. Запитка такого кабеля осуществляется с одного конца. Скин-труба не нуждается в дополнительной изоляции и может напрямую привариваться к отапливаемому объекту. Таким образом удается обеспечить тепловой контакт высокого уровня и создать практически полностью электробезопасный участок.

Кровля и водостоки

Установка греющего оборудования на кровлю и водостоки считается самой сложной и трудоемкой с точки зрения расчетов, проектировки и последующего монтажа. Приходится учитывать массу факторов, условий и специфических моментов, характерных для каждого отдельно взятого объекта. Обязательно во внимание принимаются такие моменты, как:

  • кострукционные особенности крыши и водостоков;
  • направление ветра;
  • места непосредственного скопления снега и области обледенения;
  • участки, прогреваемые солнцем сильнее/слабее.

Основной задачей АСК (антиобледенительная система крыши) считается возможность обеспечить регулярное очищение от льда и снега лотков и водостоков при температуре от +2°С до — 15°С. Включать систему при температурах ниже -18°С — -20°С, как правило, не требуется. При таких погодных условиях наледь, как правило, не образуется, да и количество осадков в виде снега не превышает допустимых норм.

В процессе разработки проекта здания нужно четко рассчитывать параметры установки антиобледенительной системы, чтобы вода, появившаяся во время таяния льда и снега, получила свободный путь к выходу с кровли и водостоков. Для корректного функционирования системы рекомендуется придерживаться следующих критериев:

  • общая линейная мощность греющих кабелей, расположенных на горизонтальных частях крыши (лоток, желобок и пр.) должна составлять 180–250 Вт на 1 мг площади поверхности обогреваемой части объекта;
  • оптимальный уровень удельной мощности греющего кабеля в водостоках должен варьироваться от 25 до 30 Вт на 1 погонный метр длины водостока (увеличение возможно по мере удлинения водостока — до 60–70 Вт на 1 метр).

Тротуары, ступени, грунт

По утверждению экспертов, установить антиобледенительные системы для грунта и дорожек значительно проще, нежели в трубопроводы и водостоки. Монтируется оборудование всегда под прочное финишное покрытие, чтобы проезжающий транспорт не повредил своей тяжестью греющий элемент. Маты и кабели, предназначенные для укладки под асфальт, обладают специфическими характеристиками и особенностями. Они легко выдерживают высокую и очень высокую температуру (до +250° С), долго работают и справляются с интенсивными эксплуатационными нагрузками.

Требования к удельной выходной мощности вырабатываемого тепла обычно варьируются в зависимости от климатических региональных условий и типа установки оборудования. Для основной массы стран признана оптимальной удельная мощность в 300 Вт/м2, однако, в случае надобности можно подобрать систему с параметрами от 200 до 400 Вт/м2.

Выбор аппаратуры управления и защиты

Включение и выключение нагревающих кабелей в заданных температурных границах и в соответствии с состоянием датчиков влажности и осадков происходит по команде модуля контроля и управления. В зависимости от сложности и функциональности, эти устройства делятся на два типа:

  • термостатические устройства. Представляют собой приборы, которые реагируют на изменение сопротивления датчика температуры. Термостат позволяет устанавливать предельную температуру, при которой встроенное реле подключает внешнюю нагрузку. При использовании нагревателей большой мощности коммутация осуществляется с использованием внешних контакторов или магнитных пускателей;

    Термостат регулирует систему снеготаяния

  • метеостанции. Устройства этого типа отслеживают не только температуру, но и влажность, наличие осадков и другие погодные факторы. Наличие дополнительных датчиков позволяет включать нагрев только по факту появления осадков.

Конечно же, первый вариант в силу своей конструктивной простоты стоит в разы дешевле второго. Несмотря на это, использовать его в регионах с высокой влажностью не рекомендуется, поскольку в этом случае появляются риски неправильной интерпретации данных термодатчика. В результате вместо своевременного таяния снега на крыше могут накапливаться залежи льда.

Метеостанция установки «антилёд»и схема её подключения

Метеостанция лишена этих недостатков, но имеет более сложную конструкцию, а следовательно, и менее надёжна. Тем не менее выбор этого варианта позволит построить систему снеготаяния, способную работать в автоматическом режиме и за счёт более чуткого управления экономить электроэнергию.

Для защиты элементов системы при превышении тока нагрузки или коротком замыкании в электрическую схему устанавливают автоматический выключатель. Кроме того, используют устройство защитного отключения, которое отслеживает утечки тока через изоляцию и при её появлении может обесточить всю систему или отключить отдельные секторы нагревателей.

Обогрев кровель и крыш в жилых домах

Чтобы организовать надежную защиту от ледяных глыб или снежных масс, можно использовать комплект FreezStop Roof.. Он предназначен для качественного обогрева кровельных водостоков: труб, лотков, небольших ендов, конструкций для наземного дренажа. Комплект оборудования способствует образованию канала для стока талой воды, предотвращает закупорку трубопровода, удаляет образовавшуюся наледь.

Элементы системы монтируют в пластиковых или стальных водостоках, на крышах из оцинкованного металла, металлочерепицы, металлопрофиля или мягкой черепицы с битумной основой. Если кровля выполнена из цинк-титана или меди, для обогрева наружного водостока используют детали крепежа из тех же материалов.

Комплект для обогрева водосточной системы

В состав комплектов марки FreezStop Roof. включают:

• саморегулирующийся кабель FreezStop, • набор КТУ для создания герметичных нагревательных секций, • перфорированную полосу, • инструкцию по монтажу и применению, • упаковочную коробку.

Каждая нагревательная секция состоит из кабеля необходимой длины, силового провода для подсоединения к электропитанию, концевой и соединительных муфт. В зависимости от способа управления, суммарной мощности, удаленности зоны нагрева от источника электроэнергии могут потребоваться промежуточные соединительные коробки или регулирующая аппаратура.

Конструкция кабеля для обогрева водосточной трубы

Саморегулирующийся кабель FreezStop изготавливают из двух параллельных медных проводников. Расположенный между ними промежуток заполняют матрицей (полупроводящим составом). Она изменяет свое сопротивление при повышении или понижении температуры объекта.

Читайте также:  Технология устройства кровли из металлочерепицы

Система обогрева водостоков желобов саморегулирующимся кабелем обладает следующими характеристиками:

• напряжение питания – 220–240 В, • максимальная рабочая температура – до +65 °C, • минимальная температура укладки – до –30 °C, • линейная мощность – 25 Вт/м, • диапазон рабочих температур – от –50 °C до +50 °C, • устойчивость к горению, • черный цвет внешней оболочки.

Для повышения электробезопасности и защиты полупроводящей матрицы предусмотрена изоляция из термопластичного эластомера (ТПЭ). Поверх него укладывают оплетку из луженой меди и оболочку из ТПЭ. Оболочка имеет следующие свойства:

• устойчивость к ультрафиолетовому излучению, атмосферным осадкам; • высокую механическую прочность; • стойкость к перепадам температур.

Эти качества обеспечивает стабильность рабочих параметров, надежность системы в течение всего срока службы – он составляет свыше 25 лет.

Принцип саморегулирования

Нагрев происходит при прохождении тока через полупроводящую матрицу от одной жилы к другой. Изменение сопротивления матрицы зависит от температуры поверхности, на которой монтируют кабельную систему обогрева крыши. На линейную мощность проводки влияет изменение температурных показателей: при их повышении сопротивление матрицы увеличивается, а мощность уменьшается, и наоборот. Производитель рекомендует использовать кабель совместно с терморегуляторами.

Для начала работы саморегулирующегося оборудования необходимо подключить его к электросети при наступлении первых заморозков и понижении температуры до +5 °С. Антиобледенительная система функционирует в автоматическом режиме: напряжение подается на секции только в те периоды, когда наиболее вероятно образование льда. Если температура окружающей среды находится вне установленного на регуляторе диапазона, электроснабжение прекращается.

Выделяют несколько основных принципов работы.

• Если температура воздуха соответствует выставленному диапазону, но в лотках нет снега или воды, кабель снижает свою мощность. • Когда выпадают осадки, кабель повышает мощность, чтобы эффективно растапливать снежные массы или наледь. • При позднем включении системы, если лотки уже заполнились снегом или льдом, эффективность работы оборудования снижается.

Для автоматического управления и снижения потребления электроэнергии используют разные приборы, совместимые с комплектом FreezStop Roof.

• Терморегулятор TP 140

– встраиваемый в стену регулятор рабочей температуры. •Электронный терморегулятор РТ-330 – устройство для управления нагревом, устанавливаемое в шкафу с креплением на DIN-рейку. •Повторитель-реле «Roomstat» 190 – прибор для подключения дополнительной нагрузки. Его заказывают дополнительно к комплекту при суммарной мощности системы свыше 3,5 кВт.

Мощность и продолжительность работы

Мощность кабеля зависит от его температурного класса.

  • Низкотемпературный. Нагрев до 65С, мощность до 15 Вт/м;
  • Среднетемпературный проводник. Нагревается до 120С, мощность 10-33Вт/м;
  • Высокотемпературный. Самый мощный – до 95Вт/м, нагревается без проблем до 190С. Рассчитан на промышленные предприятия и трубы больших диаметров.

Рационально для разных коммуникаций подбирать провод подходящей мощности, ее занижение приведет к плохому прогреву, а завышение – к повышенному расходу электроэнергии.

Выбор мощности кабеля в зависимости от диаметра труб водостока:

  • Наружный диаметр трубы (D) от 15 до 25 мм – мощность 10Вт/м:
  • D25-40мм- 16Вт/м;
  • D40-60мм — 24Вт/м;
  • D60-80мм -30Вт/м;
  • D 80-300мм- 40Вт/м;

Эксплуатация систем электрообогрева

При правильном монтаже эксплуатация системы не вызывает особых проблем.

Автоматика обеспечивает включение и выключение при изменении температуры, что исключает обледенение кровли и водостока.

В случаях, когда возникает необходимость можно перейти на ручной режим.

Советы экспертов

Для поддержания системы в рабочем состоянии эксперты дают такие советы:

  1. Перед началом зимнего сезона необходимо тщательно очистить все проблемные зоны и водосток от грязи и опавшей листвы. При очистке кабелей следует использовать мягкую щетку.
  2. Необходимо осуществлять профилактический осмотр. Проверке подлежат все соединения, а также состояние кабелей, особенно на наличие оплавлений оболочки.
  3. Тщательно контролируется состояние датчиков. Любые загрязнения ведут к потере их чувствительности.

При использовании антиобледенительной системы самое важное – обеспечение безопасности. Монтаж и эксплуатация должны производиться с учетом специфики обслуживания электроустановок. Необходимо полностью исключить попадание человека под воздействие электрического напряжения.

Виды электрического кабеля

При выборе электрического кабеля для системы подогрева следует учитывать

  • технические характеристики;
  • возможность изменения монтажной длины (кабель с фиксированной длиной сегментов сложнее в укладке);
  • специфику использования (рекомендации изготовителя относительно места монтажа).

Отечественные и зарубежные производители предлагают электрокабель различных видов

  • резистивный;
  • бронированный;
  • зональный;
  • саморегулируемый.

Резистивный греющий кабель для кровли характеризуется фиксированной длиной секций, которая может составлять 10 – 200 метров. Выделяемая мощность – от 5 до 30 Вт/м. К преимуществам продукции относится доступная стоимость. Минусом является одинаковая теплоотдача по всей длине, в то время, как различные участки крыши требуют различного количества тепла. В результате на одних участках система будет работать вхолостую, а на других ее мощности не хватит для необходимого прогрева конструкции.

Бронированный электрокабель – достаточно новое изобретение. В отличие от резистивного имеет температуру нагрева до 150 °С и обладает повышенной механической прочностью. Применяется для монтажа на эксплуатируемых кровлях, так как укладывают греющий кабель такого типа на бетонную основу. В процессе можно корректировать длину сегмента в пределах 1-2 метров.

Зональный кабель главным образом предназначен для прокладки в водосточных трубах и желобах. Подобно резистивному, зональный характеризуется фиксированной мощностью теплоотдачи (до 200 Вт/м). При этом устройство греющих кабелей на кровле можно выполнять со свободной подгонкой по длине в процессе монтажа.

Саморегулируемый характеризуется способностью подстраиваться под окружающие условия. Теплоотдача варьируется в пределах 6-100 Вт/м и полностью зависит от количества наледи в районе укладки. Чтобы смонтировать систему обогрева крыши, саморегулируемую нитку можно укладывать отрезками любой длины – ограничивается только максимальная длина, которая составляет от 6 до 150 метров в зависимости от марки.

Читайте также:  Как класть изоспан на крышу, инструкция по применению

Свою высокую стоимость саморегулируемый кабель окупает в процессе эксплуатации системы, которая испытывает меньшую потребность в распределительных линиях и обеспечивает существенную экономию электроэнергии.

Система антиобледенения для кровли

Система обогрева крыши включает целый ряд устройств и комплектующих, в том числе

  • греющий кабель с крепежными элементами для соответствующего типа кровли;
  • кровельная воронка с электроподогревом;
  • элементы снегозадержания, предотвращающие повреждение кабеля;
  • коммуникационные линии (силовые и информационные провода и т.д.);
  • датчики, терморегуляторы, органы автоматического управления системой.

Применение аппаратуры защитного отключения является обязательным! В случае нарушения изоляции провода такое устройство мгновенно обесточивает греющие линии.

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:

  1. 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

  2. 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

  3. 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

  4. 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.
  5. 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

  6. 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.
  7. 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

  8. 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