Система обогрева кровли и водостоков

Содержание

1. Причины образования наледи.
2. Способы, препятствующие появлению обледенения.
3. Из чего состоят антиобледенительные системы для кровли?
4. Разновидности нагревательных кабелей.
5. Расчет обогревательных систем.
6. Монтаж антиобледенительной системы.
7. Техническое обслуживание.

В зимний период на дорогах, инженерных сооружениях образовывается ледяной покров. Замерзшая вода, проникая в углубления, трещины, расширяется, в результате чего конструкции здания начинают разрушаться. Так же появление наледи, сосулек на крышах, водостоках способствует нарушению целостности защитного покрытия, деформации водосточной разводки и созданию опасных условий для перемещения человека возле строения. Чтобы предотвратить появление обледенения, разрабатываются и внедряются специальные технологии, например, обеспечивающие принудительный обогрев кровли и водостоков (фото 1).

Причины образования наледи

Снег, попадая на кровлю, прогретую солнцем и теплом, которое исходит от нижних помещений, тает, стекает вниз на холодную часть кровли – свес и водоотводящую систему. На этих участках подача тепла снизу прекращается и происходит образование льда. Граница перехода теплой и холодной части крыши способствует скоплению талой воды, которая может проникать через стык защитного покрытия и гидроизолирующего слоя в деревянное или бетонное основание. Так же при неутепленном чердачном пространстве на стропилах, балках и т. д. образовывается конденсат. Перечисленные воздействия способствуют гниению деревянных деталей или разрушению железобетонного основания. Ну а большие сосульки способствуют деформации желобов (рисунок 1).

Рассмотрим основные причины образования наледи на крыше:

Причина № 1. Неправильная организация утепления и вентиляции чердачного пространства.

Плотность теплого воздуха меньше, чем холодного, поэтому основная доля теплопотерь происходит через потолочное перекрытие. Если правильно произвести утепление и вентиляцию чердачного пространства, тогда существенно увеличится срок службы крыши, снизятся затраты на отопление помещения, уменьшится интенсивность наледеобразования.

Причина № 2. Нестандартная геометрия крыши.

Сложная конструкция крыши, с ендовами (внутренний угол) или в виде башен, создает застойные снежные зоны со своими тепловыми границами. Поэтому на территории России дома желательно оснащать классическими разновидностями крыш (одно-, двух-, четырехскатными) с углом наклона ската не менее 30 градусов.

Причина № 3. Резкие перепады температур.

В России зима протекает с резкими колебаниями температур. В результате этого, снег очень быстро превращается в воду, а затем в лед с вытекающими отсюда последствиями.

Способы, препятствующие появлению обледенения.

Существуют следующие способы, снижающие интенсивность наледеоразования:

1. Создание эффекта «холодной» крыши. Крыша считается «теплой», если снег на ней начинает таять при -10 °С. За счет утепления и вентиляции чердачного пространства прекращается нагрев верхнего перекрытия от обогреваемых комнат. Снег просто лежит на полотне и не превращается в глыбы льда.
2. Организация самоочистки поверхности. Кровли с углом наклона более 30 градусов считаются самоочищающимися. Зимние осадки на них долго не задерживаются и практически сразу скатываются в низ. Но водосточные желоба и трубы все равно, без специального покрытия или принудительного обогрева, будут покрываться льдом.
3. Периодическая чистка обледеневших участков. Очистка крыши от наледи процесс трудоёмкий и опасный для исполнителя, так как лед прочно удерживается за неровности покрытия, а работа выполняется в верхней части здания. Так же в процессе механической чистки может произойти повреждения защитного слоя. Перед проведением подобных мероприятий часть территории, на которую могут попасть сбитые сосульки, обязательно ограждается.
4. Нанесение специального покрытия. Прочное сцепление льда и снега с материалом кровли обеспечивается за счет хорошей смачиваемости указанных компонентов. Для снижения адгезии, крыша и водостоки могут быть обработаны гидрофобным составом, что позволит каплям воды, снежинкам, под действием силы тяжести и ветра, свободно удалятся с поверхности.
5. Применение систем обогрева кровли и водостоков. Принудительный обогрев верхней части здания является самым эффективным способом борьбы с обледенением. Не популярность систем среди обычного обывателя обусловлена высокой стоимости компонентов и монтажных работ, а так же дополнительным расходом электроэнергии. В основном обогрев кровли устанавливается на промышленных сооружениях в целях безопасности персонала и в индивидуальных архитектурных постройках с систематическим обмерзанием крыши и водостоков.

Из чего состоят антиобледенительные системы для кровли?

Система обогрева кровли и водостоков состоит из следующих компонентов (рисунок 2):

1. Нагревательного кабеля (фото 2). Поддерживает поверхность в разогретом состоянии. С одной стороны, кабель оборудован концевой муфтой для объединения жил между собой, а с другой – соединительной муфтой (фото 3), которая обеспечивает надежную и герметичную коммутацию силового и нагревательного провода.

   
   

2. Управляющего модуля. Контролирует нагрев кабеля в зависимости от метеоусловий. Настраивается в диапазоне от +5 до - 15 °С. К такому устройству, помимо датчика температуры, могут подключаться зонды, реагирующие на осадки и влажность (фото 4).

   

3. Датчик температуры. Реагирует на изменение температуры окружающей среды и устанавливается в местах, неосвещаемых солнцем и желательно на северной стороне.
4. Зонда влажности. Срабатывает при увеличении влаги в желобе водостока.
5. Зонда осадков. Обнаруживает появление дождя или снега. Монтируется подальше от источников тепла (окон, вентиляционных каналов, и т. д.) на открытом воздухе.
6. Устройства защитного отключения (УЗО). При увеличении мощности от номинальной или утечке тока (не более 30 мА) из поврежденного участка проводки, УЗО обесточит систему обогрева. Это отключение защитит человека от поражения электрическим током, а кабель от серьёзных разрушений.
7. Контактора. Если реле интеллектуального блока не способно коммутировать мощные электрические цепи, тогда управление режимом работы кабеля осуществляется через магнитный пускатель – электромагнитная катушка с контактной группой. При подаче напряжения на катушку индуктивности генерируется ЭДС, стальной сердечник катушки притягивается и замыкает токопроводящие клеммы. При отсутствии питания сердечник под воздействием пружины возвращается в исходное положение, размыкая контактную группу.

8. Рубильника. Выключатель принудительного типа устанавливается на вводе силовой линии устройства для обесточивания системы на время выполнения ремонтных работ, до наступления обогревательного сезона (фото 5).

   

Разновидности нагревательных кабелей.

Существует два вида нагревательных кабелей, применяемых для обогрева помещений, кровельных свесов и водостоков:

1. Резистивные устройства состоят из двух металлических жил, заключенных в композиционный изолирующий материал и экранированную оплетку (фото 6). При протекании электроэнергии по токоведущим частям, за счет сопротивления материала, из которого изготовлены жилы, выделяется тепло. Провода имеют фиксированную длину и мощность.

Кабель для обогрева кровли может повредиться из-за локального перегрева, который образуется в результате неудовлетворительного отвода тепла с поверхности устройства, поломки датчика, повышенного напряжения (фото 7).

2. Саморегулируемые кабеля сконструированы из металлических проводников, размещенных в матрице (полимер на основе графита), защитной изоляции и экранирующей сетки. Под воздействием низкой температуры токопроводящая матрица стремится плотно прижиматься к проводникам. Сечение, а, следовательно, и сопротивление провода начинает увеличиваться. По закону Ома мощность прибора равна произведению сопротивлению и силы тока в квадрате. Так как сопротивление нагревательного прибора повысилось, значит и увеличилась его мощность. При повышении температуры матрица частично прикасается жил, сечение проводника уменьшается, а значит, снижается его сопротивление и мощность. Кабеля могут быть разной длинны, они не бояться местного перегрева, но со временем (приблизительно через 2 года) ухудшаются технические характеристики полимера.

Расчет обогревательных систем.

Для расчета мощности нагревательного кабеля необходимо, определить тип крыши, ее конструктивные особенности, длину желобов, стоков, карниза и климатические условия местности. Условно крыши подразделяются на:

• «Холодные» − кровли с минимальными потерями тепла через поверхность. Такой эффект получается достичь за счет утепления чердака, перекрытий и вентиляции под кровельного пространства. Снег таит только за счет солнечной энергии при температуре выше -5 °С. Такие строения как правила не нуждаются в антиобледенительных устройствах. Ими могут оборудоваться водоотводящие каналы.
• «Теплые» − плохо изолированные кровли. Снег таит при температуре до -10 °С за счет солнца и теплопотерь, исходящих от помещения. Такой тип крыши встречается в старых административных зданиях, в которых не применялись утеплительные материалы или они износились. Эффективная защита от наледи обеспечивается за счет оснащения карниза и ливневки кабельной системой, мощностью не менее 25 - 30 Вт/м.
• «Горячие» −кровли, не имеющие утеплительного слоя и с жилым чердачным пространством. Осадки начинают таить при температуре ниже -10 °С. Поэтому кабельный обогрев кровли и водостоков неэффективен при низких температурах.

В подвесные желоба и стоки диаметром до 100 мм устанавливается один кабель мощностью 15 - 30 Вт/м. Ливневки с диаметром 100 - 150 мм, как правило, оборудуются двумя тепловыми линиями с общей мощностью 30 - 50 Вт/м. Свыше указанного размера количество линий увеличивается.

Монтаж антиобледенительной системы.

Монтаж обогрева кровли и водостоков рассмотрим на примере. Кровельный свес длиной 200 м и водостоки (желоба и трубы) протяженностью 300 м производственного здания в зимний период времени интенсивно обледеневают в процессе работы цеха. Так как этот участок зимой становится опасным для работников предприятия, он оборудован нагревательными бронированными секциями резистивного типа, марки «Теплодор» ТСБЭ2-36-1010 (фото 8) от компании Теплолюкс в количестве 153 шт. Так же в систему входят следующие компоненты:

• распределительные коробки со степенью защиты от осадков IP56;
• клеммные колодки;
• защитные трассы для кабелей;
• коммутационные провода;
• фиксаторы кабелей;
• металлический трос;
• электронный регулятор температуры РТ 200 Е;
• датчик температуры воздуха TST 01;
• датчик воды TSW 01;
• датчик атмосферных осадков TSP 01;
• пусковой рубильник;
• устройства защитного отключения.

Управляющая часть системы смонтирована в металлических шкафах с защитой IP 40.

Порядок проведения работ:

1. Ливневка, кровельный свес очищаются от мусора, острых предметов (фото 9).

2. С учетом того, что секции должны монтироваться с шагом 130 мм между петлями на расстоянии 0,6 м от края кровли на профнастиле производится разметка на расстоянии 400 - 450 мм от края для установки фиксаторов кабелей (фото 10).

3. На краю крыши производится фиксация кабелей, при этом силовые провода выводятся на борт желоба.

4. Система стоков имеет размер более 200 мм, поэтому в желобе укладывается три кабеля, а в трубу два, но соединенные в петлю и зафиксированных тросом в верхней точке стока. Силовые провода подводятся к ближайшему коммутационному кабелю установленной секции кровельного свеса.

5. На край желоба в местах размещения электрических проводов секций устанавливается распределительная коробка и защитные трассы для кабелей (фото 11).

6. С учетом того что вся система делится на 6 силовых групп к распределительным коробкам подводятся провода от других коробов, а к сформировавшейся группе – провода от щита управления, после чего происходит их коммутация.

7. В желоб устанавливается датчик воды, в теневой стороне зонд температуры, датчик осадков на открытом участке здания. Провода устройств выводятся в щитовое помещение.

8. В щитовом помещении, на участке размещения управляющей части, подводятся кабеля питания, монтируются металлические шкафы, в них вставляются, рубильник, блок автоматики, магнитные пускатели, УЗО, блок питания датчика осадков. После чего формируется электрическая цепь (фото 12).

9. Производится первый пуск и опробование работы системы.

Техническое обслуживание

Для обеспечения качественной и продолжительной работы системе антиоблидинения желательно один раз в год проводить техническое обслуживание. Ревизия происходит по следующим этапам.

Этап № 1

Место установки нагревательных секций очищается от мусора и грязи. Работу можно выполнять при помощи веника и совка или минимойки высокого давления. На фото 13 представлен вариант засора крыши и стоков мусором, а также повреждения крепления провода.

Этап № 2

Кабель для обогрева кровли, крепеж, стальной трос осматривается на наличие дефектов. При выявлении на нагревательной жиле поврежденного участка, секция подвергается замене или ремонту. Восстановление целостности провода осуществляется специальной муфтой. Поломка фиксаторов секции более чем на 20 % приводит к тому, что кабеля смещаются и накладываются друг на друга. Для этого типа провода такое размещение недопустимо. Поэтому поврежденные или новые крепления устанавливаются в штатное положение.

Характерными признаками обрыва стального троса является сильное смещение нагревателя относительно водосточной трубы (фото 14), повреждение изоляции силового провода в коммутационной коробке (фото 15). Замена стального троса осуществляется по следующей технологии:

• из трубы извлекается поврежденный трос;
• к концу нового поддерживающего изделия прикрепляется утяжелитель;
• вся конструкция спускается сверху по водостоку до края нагревательной секции;
• с троса снимается утяжелитель, и освободившаяся часть фиксируется на кабеле;
• вся конструкция подтягивается в верхней точке сточной трубы до нужного положения края нагревательной секции в нижней точке стока, и трос закрепляется при помощи прута (фото 16).

Этап № 3

Вскрываются коммутационные короба для проверки качества соединения и изоляции. Так как короба находятся на открытых участках здания, они интенсивно подвергаются воздействию ультрафиолетового излучения и влаги. Хотя короб и надежно защищен от воздействия атмосферных осадков (IP56), но из-за замены кабеля, обрыва троса уплотнительная вставка может повредиться. Ее целостность можно восстановить термоклеем прозрачного цвета.

Этап № 4

Осматриваются датчики на наличие грязи, пыли и повреждения. Датчики из-за того, что размещены на фасаде здания, постепенно загрязняются и теряют чувствительность. Для их очистки можно использовать кисточку небольшого размера. Зонд подлежит замене, если имеет значительные повреждения корпуса или изоляции.

Этап № 5

Система запускается по зонно для фактической проверки работы нагревательных секций и чувствительности автоматики. Этот пункт техобслуживания проводится при температуре срабатывания модуля управления.

• Кровля