Кровельные системы снеготаяния

Необходимость использования системы снеготаяния часто является следствием обустройства нерациональной кровли. Еще на стадии проектирования можно избежать многих неприятностей, связанных с процессом льдообразования на кровлях и свести к минимуму затраты на систему снеготаяния. Правильное проектирование кровли с учетом ее особенностей и природных условий региона, где будут использовать систему снеготаяния, позволит предотвратить обледенения крыш и водостоков.

Зачем нужны кровельные системы снеготаяния

Рассмотрим основные процессы, от которых зависит процесс льдообразования. Это теплопотери через верхние перекрытия здания и кровлю, приводящие к тому, что температура центральной части крыши выше, чем температура наружного воздуха. Система водостоков, как правило, обустроена за проекцией стен здания, лишена дополнительного подогрева (особенно это касается желобов). Таким образом, если температура снаружи минусовая, то температура центра кровли может быть плюсовой. Талая вода под слоем снега стекает в водостоки, где замерзает, блокируя дальнейший отвод воды. Чтобы снизить негативное влияние указанных факторов, необходимо уменьшать потери тепла через верхние перекрытия.

Вода на крыше образуется при оттепели, когда температура воздуха близка к нулю. Ночью, при понижении температуры, вода замерзает в водосборных лотках и водосточных трубах. Когда днем температура повышается и снег на крыше начинает подтаивать, талая вода не может попасть в трубы. Она стекает мимо них и, замерзая, образует сосульки, которые могут повредить фасад здания, окна и ранить людей, проходящих внизу. Замерзший лед часто вызывает деформацию или даже отрывает внешние водостоки. А механическая очистка крыши зимой не только рискованная, но и опасно тем, что можно повредить саму кровлю. При использовании системы снеготаяния лед и снег превращаются в воду, которая стекает на землю. Полностью нагреть всю крышу здания довольно сложно, но это и не нужно.

Задача системы снеготаяния ― не в том, чтобы крыша полностью была лишена снежного покрова, она имеет лишь обеспечить своевременное и беспрепятственное отведение талой воды с крыши.

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

Расчеты показали, что даже при идеальном исполнении теплоизоляции и наличии снежного покрова толщиной всего 10 см, температурный перепад между наружным воздухом и поверхностью кровли составляет около 6° С, то есть уже при таких условиях возможно таяние снега и льдообразования.

Поэтому желательно, чтобы на кровле не было условий для накопления снежного покрова значительной толщины. Это означает, что склоны кровли должны составлять не менее 30°, чтобы отсутствовали внутренние углы ― ендовы, горизонтальные площадки и карманы, то есть кровля должна быть максимально простой конфигурации.

Особенности кровельных систем снеготаяния

Накопление снега и льда на кровле может негативно сказаться на ее эксплуатационных качествах и сократить срок служения. Кроме того, возможен обвал снега и льда с крыши, что опасно. Чтобы защитить дом и его обитателей, следует установить кровельную систему снеготаяния.

Покров из снега и льда увеличивает нагрузку на крышу и сокращается служение. По статистике, почти все весенние протекания вызванны нарушениями в монтаже кровли, а именно образованием на ней ледяных глыб. На сегодня эту проблему легко решить, если оборудовать крышу специальной системой.

Конечно, подогревать всю крышу дома нет необходимости, следует уделить внимание только проблемным местам, где возникновение льда грозит повреждением элементов кровли или обвалки снега или льда.

Системы снеготаяния для плоских и наклонных крыш различаются между собой. В первом случае обязательно обогревают все внешние водосточные трубы, а также поверхность крыши вокруг внутренних водостоков. В косых крышах, кроме водостоков, оборудуют такими системами свес кровли, водосборные лотки и воронки, мансардные окна и ендовы. Чтобы предотвратить восхождение большого количества снега с неотапливаемых участков, особенно если кровля выполнена из металлочерепицы, устанавливают специальные снегозадержатели.

Установка кабеля на крышах

Зимой на холодной нижней части крыши может накопиться большое количество снега и льда, который постепенно уплотняется и превращается в большую ледяную глыбу (особенно это касается «теплых крыш»). С наступлением весны или зимней оттепели эта глыба может упасть вниз, разрушая желоба и другие элементы конструкции крыши и вызывая угрозу для пешеходов или объектов, расположенных рядом с домом.

Типичная мощность системы снеготаяния для крыши ― 300-350 Вт/м.кв. Для предотвращения накопления льда нагревательный кабель надо устанавливать на краю крыши. Кровлю следует оборудовать снегозадержателями, которые сделают невозможным лавинообразное скольжение снега ее поверхностью и срывание нагревательного кабеля. Обычно их устанавливают на расстоянии 50-100 см от края крыши. Нагревательный кабель укладывают ближе к краю крыши витками в направлении снегозадержателей ― важно, чтобы кабель был уложен именно так, а не в виде сплошной линии вдоль края крыши. Кабель надежно закрепляют с необходимым интервалом, поскольку система снеготаяния предназначена для использования в суровых погодных условиях. В некоторых случаях поверх кабеля укладывают защитные листы, выполненные из того же металла, что и основная кровля. Это защищает кабель от механических повреждений, прямых солнечных лучей, опавших листьев, семян и т.д.

Установка кабеля в желобах и водостоках

Количество устанавливаемых линий кабеля в желобе зависит от необходимой мощности. Для «холодной крыши» с подвесными водостоками, для желобов диаметром 10-15 см достаточно 2 линий кабеля суммарной мощностью 30-40 Вт/м. При больших диаметрах количество линий кабеля соответственно увеличивают. Для сравнения, необходимая мощность для «теплых крыш» ― от 50-70 до 100 Вт/м, соответственно, устанавливают 3-4 линии кабеля. В желобах и водостоках можно устанавливать различные нагревательные кабели, но в основном для желоба и ближайшего водостока используют один и тот же кабель. В желобах диаметром 10-15 см нагревательные кабели устанавливают на определенном расстоянии с помощью специального пластикового крепления.

В водосточных трубах устанавливают оцинкованную металлическую цепь, к которой присоединяют специальные пластиковые крепления. Если длина кабеля в трубе не превышает 50 см, его можно крепить без металлической цепи. Пластиковые крепления устанавливают примерно через каждые 30 см ― по 3 штуки на 1 м длины. Можно использовать для крепления кабеля металлическую монтажную ленту. Кроме того, для установки кабеля в водостоках используют трос. При этом кабель закрепляют с помощью специального металлического зажима. Используя саморегулирующийся нагревательный кабель для кровельных установок, на 1 м желоба и водостока достаточно использовать 1 м кабеля. Для саморегулируемых нагревательных кабелей в водостоке не нужна металлическая цепь.

Температурный диапазон работы системы снеготаяния

Температурный диапазон работы системы снеготаяния обычно составляет +2 ...- 10° С. Однако, часто случается, что и при +2° С после мокрого снега с дождем и ветром образуется лед. Хотя в природе снег не тает уже при 0° С, на кровле ситуация несколько иная. Крыша, даже спроектированная и утепленная по всем правилам, все же пропускает тепло. И снег, лежащий на ней, может подтаивать и при низкой температуре воздуха.

При температуре ниже -10° С работа систем снеготаяния обычно не требуется (в морозную погоду лед не образуется и осадков меньше).

Состав кровельных систем снеготаяния

Установка для борьбы с обледенением должна насчитывать надежный, распределенный большой площадью нагреватель, систему управления и систему электропитания, которая имеет защитные функции. Нагреватель должен легко монтироваться на кровле любого типа, быть электробезопасным, влагозащищенным, устойчивым к воздействию прямых солнечных лучей, достаточно прочным, ремонтопригодным.

Большинство систем снеготаяния ― проводные. Автоматический режим снеготаяния обеспечивает специальное устройство ― терморегулятор. В системе снеготаяния есть несколько датчиков, в том числе такие, которые измеряют не только температуру, но и влажность. Кроме того, такой регулятор может управлять двумя отдельными зонами снеготаяния.

При монтаже на больших зданиях полная мощность установки составляет, как правило, несколько десятков киловатт. Проблема экономии электроэнергии приобретает здесь особую актуальность. Полностью автоматическая система управления насчитывает «метеостанцию» для оценки условий на крыше, блок анализа информации, систему индикации и контроля исправности работы элементов. Такое управление экономит деньги.

Нагревательные кабели бывают двух типов: саморегулирующиеся и резистивные.

Лучшими являются саморегулирующиеся ― они выделяют тепло в зависимости от изменения температуры воздуха, что позволяет избежать перегрева кровли и лишних энергозатрат. Такой кабель можно нарезать любой длины, но он в четыре раза дороже резистивного. Резистивный кабель не такой удобный и надежный. Он требует постоянного ухода и обслуживания, периодического удаления мусора с крыши.

Если стеновой желоб далеко отходит от края крыши, возникает опасность обледенения этого края. При этом рекомендуют установить 1-2 линии нагревательного кабеля по линии слива воды с края крыши (так называемый капельник).

Состав системы снеготаяния:

• нагревательный кабель;
• силовые и информационные кабели для соответствующих условий работы;
• распределительные коробки;
• крепежные элементы;
• терморегуляторы, датчики температуры, воды и осадков;
• шкаф управления, пускорегулирующая и защитная аппаратура.

Защита кабеля от механических повреждений

На поверхности кровли в течение зимы накапливается снег, который, тая и уплотняясь, к весне образует снежно-ледовый пласт. При постоянной плюсовой температуре воздуха такой пласт сползает целиком, вызывая серьезную опасность для кровельных конструкций и людей, проходящих внизу. Таким образом, предотвращения механических повреждений нагревательного кабеля является задачей защиты от сползания снежно-ледовых масс.

Основной способ защиты ― установка мощного снегоотбивателя перед кабельными дорожками. Конструкция снегоотбивателя должна быть связана с силовыми элементами крыши. Кровельные фирмы поставляют готовые элементы снегоотбивателей под конкретную конструкцию кровли.

На крышах с желобами настенного типа обычно сам желоб выполняет функцию снегоотбивателя (если он имеет достаточно прочную конструкцию). При этом необходимо защитить нагревательный кабель, закрыв его листами металла, аналогичными материалу кровли.

Крепежные элементы необходимо устанавливать так, чтобы отдельные нити нагревательного кабеля в трубах не пересекались и не скручивались в клубки.

Преимущества кровельной системы снеготаяния:

• низкое энергопотребление (мощность повышается лишь при необходимости);
• надежность (кабель не перегревается даже при большой нагрузке);
• кабель можно монтировать с перегибами;
• защита от ультрафиолетовых лучей;
• устойчивость к внешним воздействиям;
• система не требует дополнительного обслуживания.

Как работает кровельная система снеготаяния

Кровельная система снеготаяния работает от электричества. Основным ее элементом является нагревательный кабель, который конструктивно похож на используемый в «теплых полах». Кроме него, в систему входят провода, подводящие электричество, и блок автоматики, к которому подключены датчики температуры и влажности. Есть системы антиобледенения с ручным управлением, но они менее удобны. Автоматика значительно лучше и оперативнее реагирует на изменение погоды, выключая систему, только если в ней действительно возникает потребность, позволяющая практически забыть о ее наличии. Следовательно, и электроэнергии при этом тратится меньше.

Каждая крыша имеет наиболее уязвимые места: водостоки, желоба, внутренние углы, в которые и заключают нагревательный кабель, соединенный с датчиками температуры и влажности. Датчики устанавливают непосредственно на крыше, сигнал от них передается на терморегулятор, который и управляет всей системой.

При сильных осадках в холодный период или повышенной влажности система включает кабель, который начинает выделять тепло, растапливая снег и лед. Параллельные шины (элементы системы) обеспечивают напряжение по всей длине нагревательного кабеля. Специальные нагревательные элементы позволяют контролировать работу кабеля на любом участке, препятствуя образованию холодных или неактивных участков.

Монтаж системы

Крепления кабеля в желобе осуществляют с помощью специальных пластиковых зажимов или отрезков монтажной ленты. 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, в медных желобах необходимо применять медные ленты и крепления. В пластиковых желобах можно использовать ленту из любого нержавеющего материала.

При креплении системы антиобледенения нельзя нарушать целостности верхнего слоя кровли, поскольку это значительно сократит срок ее служения.

Меры безопасности

Все кабели, которые попадают под действие солнечных лучей, должны быть атмосферостойкими. Подводящий кабель укладывают в атмосферостойкий металлический рукав, чтобы защитить его от механических повреждений при обслуживании кровли. Систему антиобледенения также необходимо оборудовать устройством защитного отключения (УЗО), которое срабатывает в случае пробоя изоляции и утечки электричества.