Антиобледенение крыш

Применение кабельных систем отопления для очистки водостоков и кромок крыш ото льда является самым сложным, как для расчетов и проектирования, так и для монтажа и эксплуатации.

Основные причины возникающих сложностей заключаются в следующем:

1. Существует большое разнообразие конструкций крыш и водоотводных устройств, каждая из которых имеет свои особенности в плане установки кабельных систем.

2. Практически невозможно определить установленную мощность кабельной системы - величину обогрева кровли «паразитным» теплом здания, выходящим на кровлю через верхние перекрытия. Этот параметр зависит от целого ряда факторов, которые к тому же могут меняться в течение зимнего сезона.

3. Кабель, работающий на крыше, подвержен воздействию неблагоприятных внешних условий, так как устанавливается обычно на открытых участках. Такими условиями являются солнечный ультрафиолет, механические нагрузки и резкие перепады температуры. К тому же разные участки нагревательного кабеля часто работают в условиях сильно различающихся по тепловому режиму, что в свою очередь требует запаса по рабочей температуре и максимальной удельной мощности для используемых типов кабелей.

Рассмотрим картину тепловых потоков для типичной конструкции с чердаком:

Тепло, поступая через верхнее перекрытие и чердачное пространство, достигает кровли. Таким образом происходит нагрев кровли, что при небольших отрицательных температурах наружного воздуха может привести к положительной температуре на поверхности самой кровли. В результате происходит таяние снега на кровле и образуется сток талой воды в водосток, который в свою очередь лишен «паразитного» подогрева. В холодном водостоке вода замерзает, образуя сосульки и наледь.

Задача системы снеготаяния — освободить водосток и сопроводить талую воду до земли.

Система снеготаяния должна работать до тех пор, пока существует вероятность образования сосулек, то есть пока не прекратится таяние на кровле. Процесс таяния на кровле отсутствует в двух случаях: при низкой отрицательной температуре (в среднем ниже −10°С) или при отсутствии снега.

Возможна вероятность наступления ситуации, когда на кровле идет процесс таяния, но не происходит образование наледи и сосулек из−за положительной температуры наружного воздуха. Все эти ситуации отслеживает система управления, в которую кроме датчика температуры, входят датчики влажности и снега.

Расчетная мощность

Чтобы определить требуемую удельную мощность на 1 м² кабельной системы, устанавливаемой на кровле и погонную мощность (Вт/м) для желобов и труб, необходимо знать конструктивные особенности крыши, ее тепловой режим, а также местные климатические условия.

Условно, исходя из теплового режима, крыши можно разделить на три типа:

1. «Холодная крыша». Это хорошо изолированная крыша с низким уровнем теплопотерь через поверхность, часто с проветриваемым подкровельным пространством. Наледи, как правило, образуются, когда снег начинает таять на солнце. При этом минимальная температура таяния — не ниже −5°С. Если для таких крыш необходима система снеготаяния, ее мощность должна быть минимальной и часто установку осуществляют только в водосточной системе.

2. «Теплая крыша». Это плохо изолированная крыша. На таких крышах снег тает и при достаточно низких отрицательных температурах воздуха. Талая вода стекает вниз к холодному краю и к водостокам, где намерзает и образует сосульки. Минимальная температура таяния — не ниже −10°С. К этому типу относят большинство крыш старых административных зданий с чердаком. Для «теплых крыш» необходима комплексная система снеготаяния (установка на кровле, в желобах и водостоках). В таких случаях используют нагревательные кабели с повышенной погонной мощностью (25−30 Вт). Устанавливаемая мощность в желобах и на кромке «теплых крыш» должна быть выше, чем на холодных. Это обеспечит эффективность работы системы даже при низких отрицательных температурах.

3. «Горячая крыша». Это плохо изолированная крыша, у которой чердак часто используется в технических целях или как жилое помещение. На таких крышах снег тает и при очень низких отрицательных температурах воздуха (ниже −10°С). Поэтому, проектирование и монтаж кабельной системы представляет значительные трудности и успех далеко не всегда предопределен.

Для установки на крышах используют кабели с погонной мощностью 18−35 Вт/м. Если нагревательный кабель укладывают на крыше с мягким покрытием (например, рубероид или его аналог) или устанавливают в пластиковых желобах или водосточных трубах, то максимальную погонную мощность следует ограничить до 20 Вт/м. Кроме того, крепление нагревательного кабеля в пластиковых желобах и трубах рекомендуем выполнять на широкой металлической ленте, чтобы исключить прямой тепловой контакт нагревательного кабеля с пластиковой поверхностью.

Установка в желобах и водостоках

Водосточные горизонтальные желоба могут быть подвесными (подведенными) или настенного типа, когда водоотбойник находится на самой кровле (рис. 1, 2).

Нагревательный кабель, уложенный в подвесном желобе должен обеспечить свободный сток талой воды. Для «холодной крыши» и желобов с диаметром 10−15 см обычно достаточно двух линий кабеля суммарной погонной мощностью 36−50 Вт/м. При больших диаметрах количество укладываемых линий нагревательного кабеля соответственно увеличивается. Так, например, для «теплых крыш» суммарная погонная мощность возрастает от 50−70 до 100 Вт/м.

Крепление кабеля в желобе осуществляют либо с помощью специальных пластиковых зажимов — Devigut™, которые, однако, подходят не для всех типов желобов, либо с помощью отрезков монтажной ленты Devifast™. В желобе ленту крепят, как правило, вытяжными заклепками или саморезами с герметизацией мест сверления силиконовым герметиком. Шаг между элементами крепления обычно составляет около 0,3−0,5 м.

При выборе способа крепления необходимо учитывать гальваническую совместимость материалов желоба и элементов крепления. В желобах, изготовленных из оцинкованной стали и алюминия, используют стальную оцинкованную ленту Devifast™, в желобах из меди необходимо применять медную ленту и медный крепеж.

В пластиковых желобах можно использовать ленту из любого нержавеющего материала.

Нагревательный кабель, установленный в настенномжелобе, кроме обеспечения стока талой воды должен предотвратить нарастание снежной массы и переход ее через стенку желоба.

Ширина дорожки нагревательной части кабеля должна быть сравнима с толщиной снежного покрова в данной местности. Ширина дорожки может быть от 20 см до 1 м.

Если настенный желоб далеко отходит от края крыши, возникает опасность обледенения этого края. В этом случае рекомендуем установить 1 - 2 линии нагревательного кабеля по линии срыва воды с края крыши (так называемый капельник).

Вертикальные водосточные трубы - наиболее ответственный элемент всей кровельной системы. Из-за интенсивных конвективных потоков, возникающих в вертикальных трубах, происходит перераспределение тепла по высоте трубы: верхняя часть перегревается, а нижняя сильно охлаждается из-за подсоса холодного воздуха.

Для устранения этого явления применяют дополнительный подогрев в нижней части, представляющий из себя дополнительные линии кабеля в нижней части трубы.

Для крепления кабеля в трубе длиной более 3 м, необходимо использовать механическую разгрузку в виде цепи или троса с элементами крепления кабеля в трубе или отрезками ленты Devifast™.

Крепежные элементы необходимо устанавливать так, чтобы отдельные нити нагревательного кабеля в трубах не пересекались и не собирались в клубки. Обычно шаг между элементами крепления составляет 0,3 - 0,5 м.

В случае, когда водосточные трубы проходят внутри здания через теплые помещения, сопровождающий обогрев необходим лишь в той части трубы, которая подвержена замерзанию (как правило, это верхняя часть от входной воронки до теплого помещения и, может быть, выводной патрубок на улицу в нижней части трубы).

В случае, если водосточные трубы уходят в ливневую канализацию, сопровождающий обогрев необходим до точки промерзания грунта в данной местности. Также может потребоваться дополнительный обогрев ливневых колодцев и утепление их крышек.

Поверхность кровли и ендовы

Необходимость установки кабельной системы на поверхности кровли может возникнуть в нескольких случаях:

1. Наличие желобов настенного типа (этот случай рассмотрен выше);

2. Отсутствие специальных водоотводных устройств на краю крыши («неорганизованный сток»);

3. Наличие ендов — внутренних углов c вероятностью скопления снега.

Характерные примеры конструкций кабельных систем в случае наличия неорганизованного стока и больших ендов приведены на рисунках.

Крепление кабеля производят с помощью монтажной ленты Devifast™ аналогично креплению в желобах.

Важным моментом является защита кабеля от механических повреждений.

На поверхности кровли в течение зимы скапливается снег, который, подтаивая и уплотняясь, к весне образует снежно-ледовый пласт.

При установившейся положительной температуре воздуха такой пласт сползает целиком, представляя серьезную опасность для кровельных конструкций и проходящих внизу людей.

Таким образом, предотвращение механических повреждений нагревательного кабеля является частной задачей защиты от сползания снежно-ледовых масс.

Основной способ защиты - установка мощного снегоотбойника перед кабельными дорожками.

Конструкция снегоотбойника должна быть увязана с силовыми элементами крыши. Специализированные фирмы поставляют готовые элементы снегоотбойников под конкретную конструкцию кровли.

На крышах с желобами настенного типа обычно сам желоб выполняет функцию снегоотбойника (если имеет достаточно прочную конструкцию). В этом случае необходима защита нагревательного кабеля путем закрывания его листами металла, аналогичными материалу кровли.

Преимущества указанного способа:

1. Нагревательный кабель защищен от механических повреждений и от солнечного ультрафиолета;
2. Система становится "невидимой", и это может быть положительно с точки зрения общего дизайна здания, а также защиты от вандализма;
3. Удобство очистки водостоков от листьев и мусора.

Недостаток указанного способа:

Недоступность нагревательного кабеля для визуального осмотра и сложности при ремонте.
Особого внимания требуют ендовы - внутренние углы, образованные стыком двух скатов сложной кровли. Для ендов характерно скопление больших объемов снега, даже при значительных углах наклона.