Системы антиобледенения — обогрев кровли и водостоков

В связи с климатическими особенностями местности, многие владельцы частных домов, будь то постройки с индивидуальными крышами сложной конфигурации или с простыми двускатными конструкциями, не раз сталкивались с проблемой скопления больших масс снега на них, что, с наступлением межсезонья, приводило к неутешительным последствиям. Среди наиболее распространенных из них разрушение материалов кровли, замерзшая вода в водосточных трубах и как следствие нарушение водоотвода, а также массовое таяние снега, устремляющегося бурным потоком в водосточные системы, которые не могут справиться с неконтролируемым потоком воды и грязи. Вода, образованная вследствие таяния лавинообразно сошедшего с крыш снега, устремляется в желоб, где она слой за слоем намерзает. Кроме того на желоба воздействуют неравномерные нагрузки, которые они испытывают в результате намерзания сосулек. Все это в конечном итоге выведет из строя водосточную систему. Для ликвидации этих неприятных последствий необходимо постоянно очищать поверхность от скопившегося снега и своевременно сбивать сосульки, которые к тому же создают травмоопасную для людей ситуацию. Чтобы радикально решить  проблему, максимально упростив уход за системой ливневых стоков, специалисты предлагают осуществить монтаж системы антиобледенения на основе греющего кабеля, который можно прокладывать в качестве самостоятельного элемента по краю кровли для предотвращения ее обледенения. Как разобраться в характеристиках греющих кабелей и как правильно произвести монтаж системы снеготаяния и антиобледения – рассмотрим далее.

Принцип работы системы антиобледения кровли и водостоков

После того, как температура воздуха достигает отрицательных значений, начинается кристаллизация воды, что способствует снижению эксплуатационных качеств элементов водосточной системы. Как это происходит?

• Формирующаяся внутри труб и желобов ледяная корка создает препятствия при прохождении жидкости, снижая их максимальную пропускную способность;
• Замерзая, вода расширяется в объеме, что приводит к повреждению мест стыков, деформации элементов кровли и даже нарушениям целостности магистрали;
• Снижение эксплуатационных характеристик постройки – это следствие формирования ледяных пробок в желобах. Они образуются при наличии постороннего мусора в трубах и желобах и препятствуют стеканию воды, которая попадает на стены и фундамент.

Чтобы предотвратить все вышеперечисленные негативные последствия, в самых «неблагоприятных» местах  кровли (сливных трубах, желобах, ендовах) устанавливают нагревательные кабели, препятствующие образованию наледи по ходу движения талых вод. Питание кабеля осуществляется от электрической сети с напряжением 220-230 В.

Управление процессом нагрева осуществляется через специальный терморегулятор, работающий автоматически. Команды к терморегулятору поступают от датчиков, установленных на кровле. В случае возникновения ситуаций, которые могут стать причиной образования  льда, например, осадки в холодный период времени или оттепель с капельным таянием снега, термостат дает сигнал о необходимости подачи энергии, в результате чего начинается нагрев электрического кабеля. Это приводит к образованию воды, свободно стекающей по трубам и желобам. Сегодня на смену термостатам пришли программируемые терморегуляторы.

Важно! Специалисты не рекомендуют удешевлять работы и монтировать нагревательный кабель только на поверхности кровли, отказываясь от обогрева  водостоков. Это обусловлено тем, что снег и лед зачастую могут полностью забивать желоба и водосточные трубы, что может привести к нарушению их целостности. Чтобы этого не произошло, необходимо обеспечить беспрепятственное схождение талой воды с крыши.

Функции и задачи системы антиобледенения

• Осуществив монтаж антиобледенения кровли, вы предотвратите образование сосулек, скопление снежных масс на кровле и, как следствие их падение, которое является причиной травмоопасных ситуаций;
• Учитывая вышесказанное, можно утверждать, что установка антиобледения крыши способствует снижению механической нагрузки на ее конструкцию;
• Увеличение эксплуатационного срока кровельных материалов, системы водостоков и других конструктивных элементов  кровли;
• Установка системы обогрева водостоков и кровли позволит устранить проблему ручной очистки кровли от снега и ледяных масс;
• Организация регулярного и своевременного отвода талой воды с крыши и водостоков;
• Благодаря особенностям системы (наличию специализированных датчиков), вы получаете возможность полностью автоматизировать процесс подогрева крыши;
• В качестве преимущества системы можно рассмотреть максимальную доступность и легкость ее монтажа, который сможет осуществить самостоятельно даже неопытный мастер.

Важно! Если вы отказываетесь от монтажа системы обогрева водостоков и кровли, мотивируя это большими затратами  на электроэнергию, специалисты спешат развеять ваши сомнения – при условии правильной укладки кабеля, последний обеспечит надежный обогрев системы ливневых водостоков, потребляя при этом не более 200-500 Вт, что зависит от площади крыши.

Устройство системы антиобледенения водостоков и кровли

Нагревательная часть включает в себя:

• нагревательные кабели;
• крепежные элементы.

Распределительная и информационная часть представляет собой комплект, включающий:

• силовые и информационные (сигнальные) кабели;
• монтажные элементы;
• распределительные коробки, в которых осуществляется коммутация проводов.

Данная часть системы отвечает за передачу электрического питания к нагревательной части, а также передачу сигналов от датчиков контроля обогрева кровли к щитку управления.

Система управления, в состав которой входят следующие элементы:

• терморегулятор антиобледенения;
• пусковые и защитные приборы, например, входной трехфазный защитный автомат, прибор защитного отключения, защитные автоматы на каждую фазу и др.;
• сигнальная лампа.

Важно! В целом комплектация подсистемы управления подбирается с учетом мощности системы антиобледения водостоков и кровли. Нагревательная часть, для монтажа которой использовался саморегулирующийся кабель, может работать автоматического управления. Это обусловлено его способностью самостоятельно регулировать мощность под влиянием температуры и наличия осадков.

Особенности системы обогрева водостоков и кровли

Конструктивные особенности и принцип монтажа системы обогрева водостоков и кровли зависят от следующих факторов:

• Климатические особенности региона;
• Вид крыши;
• Тип электрического кабеля.

Особое внимание необходимо уделить  разновидностям кровли, напрямую определяющим конструктивные особенности системы антиобледенения водостоков.

• Теплая кровля. В связи с тем, что в процессе ее монтажа не уделяется достаточного внимания изоляции, зачастую на ней образуются ледяные наросты, которые, из-за конструктивных особенностей кровли, тают даже при отрицательных температурах, после чего вода, стекая на холодную кромку, замерзает. Специалисты рекомендуют учитывать это и прокладывать по кромке отопительные секции в виде петель, ширина которых составляет от 30 до 50 см, а удельная мощность – 200-500 Вт/кв. м;
• Холодная кровля, обогрев которой характеризуется принципиальными отличиями. В связи с тем, что они качественно изолированы и зачастую отличаются наличием хорошо вентилируемого чердачного помещения, для их обогрева специалисты рекомендуют осуществлять монтаж только системы антиобледенения водостоков, линейная мощность которой составляет 20-30 Вт/кв. м с постепенным увеличением до 60-70 Вт/кв. м. по мере увеличения длины водостока.

Монтаж системы антиобледенения водостоков и кровли своими руками

План проектирования системы

• Правильное определение зон обогрева кровли, где будет осуществляться укладка электрокабеля;
• Выбор подходящего типа электрического кабеля;
• Подбор системы управления и определение локализации соединительных коробок;
• Расчет длины и выбор способа укладки кабеля;
• Расчет мощности системы;
• Подбор крепежных элементов и укладка кабеля;
• Подбор автоматики для щитка управления.

Определение зон обогрева кровли

Зоны обогрева кровли – места наибольшего скопления снега и наледи, где необходимо произвести укладку электрического кабеля. Чтобы обеспечить беспрепятственный отвод талой воды, укладку кабеля производят на следующих участках:

• водосточные желоба, их элементы и пространство вокруг них;
• водосточные трубы на всем протяжении;
• водосборники и дренажные лотки;
• карнизы на кровле;
• на линиях стыков отдельных участков кровли и смежных стен, в ендовах.

Важно! Планирование обогрева  водостоков  должно осуществляться с учетом обогрева всей кровли, так как в противном случае снижается эффективность всей системы.

Важно! В процессе монтажа системы кабель антиобледенения укладывают по ходу стекания талой воды. Важно использовать только водонепроницаемые секции, а их фиксацию осуществлять максимально надежно. Зачастую поверх водосточных труб устанавливают ограничители натяжения кабелей.

Выбор типа электрического кабеля

Эксплуатация электрического кабеля, используемого для обогрева водостоков и кровли, осуществляется в технически сложных условиях – на него воздействуют влага, перепады температур, механические нагрузки. В связи с этим, он должен отвечать следующим требованиям:

• Быть герметичным и устойчивым к атмосферным воздействиям;
• Быть индифферентным к температурным перепадам и сохранять свои первоначальные характеристики даже при отрицательных температурах;
• Обладать высокой механической прочностью, чтобы без проблем выдерживать воздействие возможной снеговой нагрузки;
• Быть безопасным в плане электроизоляционных характеристик.

Важно! Приобрести электрический кабель можно в бухтах или в виде готовых греющих секций, представляющих собой фрагменты кабеля фиксированной длины с муфтой и проводом, предназначенным для подключения к сети.

Кабель, поставляемый в бухтах, чаще всего применяется для водоотливов и монтажа систем антиобледенения на кровлях сложной конфигурации, в связи с чем, в стандартных ситуациях опытные мастера советуют выбирать готовые секции. Они считаются более удобным вариантом, простым в монтаже.

Функционирование систем антиобледенения может осуществляться на базе греющих кабелей двух типов:

• Резистивные;
• Саморегулирующие.

Рассмотрим более подробно характеристики каждой группы.

Тип № 1. Резистивные кабели

Резистивные кабели – традиционный вариант, отличительной особенностью которого является одинаковая выходная мощность по всей длине и одинаковое тепловыделение. На разрезе представляет собой металлическую жилу, изоляционный слой, медную оплетку и внешнюю оболочку. В процессе монтажа систем антиобледенения водостоков рекомендуют использовать резистивные кабели, тепловыделение которых составляет 15-30 Вт/м, а рабочая температура – 250 градусов.

Важно! Одной из основных особенностей резистивного кабеля является постоянное сопротивление и одинаковый нагрев по всей длине. Степень нагрева определяется только силой тока и не зависит от внешних условий, которые могут быть диаметрально противоположными для разных участков кабеля. Например, один из участков кабеля может располагаться в трубе, другой – под открытым небом, а третий – прятаться под листвой или снегом. В связи с этим, для оптимального функционирования того или иного участка кабеля требуется различное количество тепла, однако резистивный кабель не может самостоятельно регулировать температуру в зависимости от внешних условий. Это является причиной высокого, но часто непродуктивного потребления  энергии.

Выделяют несколько разновидностей резистивных кабелей:

Последовательные резистивные кабели – разновидность, которая характеризуется достаточно простым строением. Его основу составляет сплошная токопроводящая жила, представленная медным проводом и сверху покрытая изоляционным слоем. Сверху провод покрыт экранирующей оплеткой, препятствующей электромагнитному излучению и выполняющей функцию заземления. Внешний слой провода представлен полимерной оболочкой, защищающей от короткого замыкания.

Преимущества последовательного резистивного кабеля:

• Высокая гибкость, благодаря которой его можно использовать при монтаже систем обледенения для кровли сложной конфигурации;
• Простота монтажа, обусловленная отсутствием необходимости задействовать «лишние» элементы;
• Доступная цена.

Зональные резистивные кабели – усовершенствованная разновидность последовательных кабелей, конструктивную основу которых составляют две параллельно расположенных жилы, проводящие ток. Вокруг них – нагревающая проволока, накрученная в виде спирали и характеризующаяся высоким сопротивлением. Обычно нихромовая, эта спираль через контактные окна в изоляции поочередно взаимодействует с обеими токопроводящими жилами, образуя независимые зоны тепловыделения. В случае перегрева, выйдет из строя только одна функциональная зона, тогда как остальные продолжат свою работу.

Преимущества резистивного зонального кабеля:

• Наличие независимых зон тепловыделения, позволяющее предотвратить перегрев кабеля;
• Высокая гибкость, позволяющая использовать его для обогрева кровель со сложной конфигурацией;
• Доступная цена.

Тип № 2. Саморегулирующиеся кабели

Саморегулирующиеся кабели – отличаются от своего резистивного аналога наличием матрицы – полупроводниковой прослойки, соединяющей две токопроводящие жилы. Помимо этого, на срезе саморегулирующегося кабеля можно увидеть фотополимерную изоляцию, экранирующую оболочку, представленную фольгой или проволочной оплеткой, а также наружную пластиковую изоляцию.

Важно! Благодаря наличию двух изоляционных слоев (внутреннего и наружного), саморегулирующий кабель приобретает высокую диэлектрическую прочность и устойчивость к ударным нагрузкам.

Важно! Матрица – основная отличительная деталь саморегулирующихся кабелей. Она меняет свое сопротивление в зависимости от температуры окружающей среды. Например, при повышении температуры атмосферного воздуха увеличивается сопротивление матрицы, что способствует снижению нагрева самого кабеля. Это и есть принцип саморегуляции, лежащий в основе работы саморегулирующегося кабеля.

Преимущества саморегулирующегося кабеля:

• Возможность регулировать степень нагрева в зависимости от температуры окружающей среды;
• Долговечность, обусловленная отсутствием риска перегрева и выгорания;
• Возможность нарезки на куски необходимой длины (до 20 см) непосредственно на месте укладки;
• Несмотря на то, что стоимость саморегулирующегося кабеля в 2-4 раза превышает стоимость резистивного, в целом этот вариант является более экономичным за счет экономного расхода энергии;
• Простота монтажа;
• Невысокая потребляемая мощность от 15 до 20 Вт/м.

Подбор системы управления и определение локализации соединительных коробок

В качестве устройств, используемых в качестве системы управления, можно отметить следующие:

• Терморегулятор, подающий команду для включения системы обогрева в заданном диапазоне температур – от -8 до +3 градусов;
• Термостат или метеостанция, помимо температуры мониторирующая ситуацию с осадками на кровли и их таяние. Основу метеостанции составляют датчик влажности и температурный сенсор.

Размещение соединительных коробок должно осуществляться таким образом, чтобы сохранялся свободный доступ к ним. Обычно их монтируют на кровле недалеко от нагревательных элементов. Также возможна установка под козырьком, на чердаке и парапетах.

Расчет длины и выбор способа укладки кабеля

Прежде чем приступать к монтажу кабеля, необходимо рассчитать его длину и определиться с местоположением. Так как участки, на которые производится укладка нагревательных элементов, мы рассматривали выше, обозначим, как определиться с длиной кабеля.

Для этого необходимо измерить длину всех частей системы с учетом количества и погонного  метража водостока, а также длину ендовы. На каждые 100-150 мм желоба потребуется мощность 30-60 Вт/м.

Расчет мощности системы

Рассчитывая мощность электрического кабеля, необходимо опираться на нормативные показатели. Если для кабелей резистивного типа, требуемая мощность составляет 18-22 Вт/м, то для саморегулирующегося – 15-30 Вт/м. Важно помнить, если для изготовления водосточной системы использовались полимерные материалы, мощность кабеля не должна превышать 17 Вт/м, что позволит избежать повреждений водосточной системы.

Подбор крепежных элементов и укладка кабеля: советы мастера

В процессе установки системы обогрева необходимо подготовить следующие элементы:

• Тепловой кабель, длина которого определяется общей площадью системы, диаметров элементов и типом самого кабеля;
• Крепежные элементы – для кровли используется армирующая сетка, для водостоков – анкерные пластины и самоклеящиеся ленты. Минимальное расстояние между крепежом должно составлять не менее 30 см. Если вы используете стальные пластины, обратите внимание на их поверхность – она должна быть оцинкованная, что предотвратит преждевременное ржавение.

На что обратить особое внимание?

• Следите за тем, что в секции греющая часть не перегибалась, не испытывала излом и растяжку и другие механические воздействия;
• В соответствии со СНиП, нагревательная секция нуждается в заземлении. Если вы предполагаете укладывать кабель витками, то диаметр водосточной трубы должен быть не менее 70 мм, что обусловлено минимальным радиусом изгиба кабеля;
• Следите за тем, чтобы в процессе монтажа нагревательных секций не нарушилась целостность изоляции кабеля. Это обусловлено гигроскопичностью матрицы, за счет которой нагревательные участки будут впитывать влагу и вскоре выйдут из строя.