Антиобледенительные системы

Опытные владельцы коттеджей знают: бороться с наледью необходимо в любом случае, иначе во время первых весенних дождей будешь неприятно удивлен подтеками на стенах верхнего этажа, а по истечении нескольких лет — значительным сокращением срока службы кровли. Ведь покров, образующийся в результате чередования снегопадов, морозов и оттепелей, создает большую нагрузку на кровлю. И даже если он подтаивает, воде некуда деваться. Потому что система водослива в таких условиях тоже перестает функционировать: лед, образовавшийся после предыдущих оттепелей, забивает желоба, воронки и сточные трубы. В результате возможно повреждение желоба и кровли, обрушение труб и повреждение фасада здания, создается опасность для жизни людей и угроза значительного материального ущерба (повреждения автотранспорта, архитектурных элементов, пешеходов и др.).

Еще недавно был всего один способ разорвать этот замкнутый круг — с помощью лома и лопаты. Правда, механическая очистка имела несколько существенных недостатков, таких как кратковременный эффект, опасность работ на высоте и большая вероятность повреждения кровли. Теперь владельцам частных домов предлагают современную альтернативу: вместо того чтобы каждую зиму бороться с наледью, предотвратить ее раз и навсегда с помощью системы антиобледенения.

Но, выбирая оборудование и материалы, а также проектную и монтажную организации, нужно быть очень внимательными, чтобы не стать заложниками чьей-либо некомпетентности и неграмотности. Чтобы правильно спроектировать и установить АСК, надо представлять себе:

Немного физики

Осадки в виде снега, находящиеся на кровле, сами по себе не представляют опасности. Однако под действием того или иного источника тепла (атмосферного тепла, собственного тепловыделения кровли) снег превращается в воду. Если талая вода не находит пути, чтобы быстро покинуть кровлю, при установлении отрицательной температуры она замерзает, превращаясь в лед. Поскольку условия и скорость плавления у льда и снега разные, при следующем кратковременном и локальном действии источника тепла возможно не плавление, а, напротив, увеличение ледовой пробки. Это грозит образованием ледяных заторов, пробок и сосулек длиной десятки метров и весом сотни килограмм.

Назначение АСК

Основная задача антиобледенительных систем — предотвратить замерзание воды по краям кровли и в водостоках, давая ей возможность стечь на землю, вместо того чтобы при первом же случае превратиться в наледь. С экономической точки зрения это выгоднее, чем растапливать лед. Кроме того, АСК позволяют исключить протечки и повреждения кровли (водостоков, фасада), которые практически неизбежны при механической очистке от снежно-ледяных покровов.

Как устроена система

По принципу действия системы антиобледенения и снеготаяния напоминают теплые полы. Основная составляющая АСК — надежные нагревательные кабели, которые укладывают в наиболее привлекательных для наледи местах, таких как желоба, капельники, ендовы, водостоки и т.д. Кроме того, в систему входит распределительная сеть (силовые и сигнальные кабели, распределительные коробки) и пускорегулирующая аппаратура («метеостанции», терморегуляторы, датчики температуры и влажности). Для монтажа нагревательного кабеля используют специальные крепежные приспособления: крючки для подвешивания кабеля в водосточных трубах и монтажную ленту для фиксации его на крышах и в водостоках.

Датчики температуры и влажности реагируют на изменение метеоусловий и посылают сигналы о включении или выключении системы на блок управления или терморегулятор. Обычно такие датчики размешают в местах наибольшего скопления снега и льда: в тени, подальше от дымоходов, наружных блоков сплит-систем и других источников тепла.

Распределительная сеть обеспечивает питание элементов греющей части и передает сигналы с датчиков на блок управления или терморегулятор.

Терморегуляторы управляют работой нагревательных секций и устанавливают оптимальный режим, используя поступающие от датчиков сигналы и внутреннюю программу. Иногда их совершенствуют, снабжая функцией защитного отключения на случай короткого замыкания в секциях или на грунте.

На один частный дом, как правило, устанавливают один комплект пускорегулирующей аппаратуры. Для крыш небольшого размера и систем снеготаяния небольшой площади обычно используют терморегулятор с датчиком температуры воздуха или грунта. Более сложные кровли, а также системы снеготаяния большой площади предполагают более сложную аппаратуру с датчиками влажности и температуры, так называемую метеостанцию, которая позволит сэкономить значительную часть электроэнергии, не ухудшив качество работы системы.

Сердце системы - кабель

К кабелям, которые укладывают на кровле, предъявляют особые требования. Так, они должны быть стойкими к атмосферным осадкам и ультрафиолетовому излучению, повышенным и пониженным температурам, прочными и надежно изолированными (с оплеткой или обмоткой). В системах антиобледенения используют два вида кабелей: резистивные и саморегулирующиеся.

Резистивные кабели имеют постоянные неизменные сопротивление и мощность по всей длине и состоят из тепловыделяющей металлической жилы, изоляции, защитной оплетки и внешней оболочки. Их поставляют в бухтах (мотками) или секциях. Секции — это готовые изделия, максимально облегчающие укладку, но имеющие определенную длину, изменять которую нельзя. Резистивные кабели бывают одно- и двужильные. В последних обе жилы греющие или одна греющая, а другая соединительная. Двужильные кабели подключают к сети с одной стороны, тогда как одножильные — с двух. Системы с двужильными кабелями на 15—20% дороже, но гораздо проще в планировании и установке.

Кроме того, существуют два подвида резистивных кабелей: зональные и бронированные. Зональные кабели идеально подходят для нагрева длинных водостоков и труб с большим диаметром. Они состоят из двух параллельных изолированных токопроводящих жил, поверх которых уложена спираль из проволоки с большим сопротивлением. Спираль попеременно замыкается то с одной, то с другой токопроводящей жилой, образуя параллельные нагревательные элементы — зоны. Каждая зона представляет собой независимый нагреватель длиной около 1 м. Зональные кабели можно резать, тем самым уменьшая их перерасход.

Бронированные кабели чаше всего используют для обогрева плоских железобетонных крыш, бетонных водоотводных лотков, а также ступеней, пандусов и открытых площадок. Такие кабели отличаются высокой допустимой температурой (до 150 °С) и надежной защитой от механических повреждений. Их «броня» представляет собой одинарную или двойную оплетку из стальных оцинкованных проволок.

Неоспоримые преимущества резистивных кабелей — повышенное удельное тепловыделение, возможность укладки в несколько ниток (например, в водостоках или желобах), эластичность и малый радиус изгиба — позволяют укладывать их на кровлях любой сложности. К дополнительным преимуществам можно отнести относительно небольшую стоимость — от 28 грн/м.

Но есть у резистивных кабелей и недостатки. Во-первых, они требуют постоянного ухода: с крыши нужно периодически удалять мусор и опавшие листья. Во-вторых, неизменное сопротивление по всей длине кабеля приводит к перерасходу электроэнергии: при разных условиях работы отдельных участков их тепловыделение остается одинаковым. К примеру, одна секция системы находится под снегом, а соседняя лежит на чистой крыше. Датчики, реагируя на влагу, включают систему, и обе секции начинают работать с одинаковой мощностью. Только одна при этом выполняет свою функцию, а другая попросту греет воздух. Потребность в теплоте существенно меняется от одного участка к другому: на горизонтальных участках лотков она имеет одно значение, в водостоках — другое, на капельниках — третье. А резистивные кабели, к сожалению, не учитывают этого.

Саморегулирующиеся кабели содержат в качестве тепловыделяющего элемента полупроводниковую полимерную матрицу с углеродным наполнителем. Благодаря ей тепловыделение по длине кабеля меняется автоматически, с учетом температуры на каждом участке, а также физической среды, в которой находится кабель (талой воды, воздуха). При низкой температуре материал матрицы сжимается, образуя множество токопроводя-щих дорожек и тем самым уменьшая электрическое сопротивление. При прохождении тока активно выделяется тепло. Когда температура повышается, материал расширяется, дорожки разрываются, сопротивление увеличивается, и выделение тепла уменьшается. То есть фактически каждый участок кабеля приспосабливается к внешним условиям и меняет свое тепловыделение в зависимости от локальных теплопотерь.

Саморегулирующиеся кабели необходимы, если при эксплуатации кровли возможно засорение водосточных желобов и труб листьями, хвоей и т. п. Кроме того, системы на основе таких кабелей можно использовать без регулирующей аппаратуры. Высокие потребительские характеристики саморегулирующихся кабелей диктуют и более высокую стоимость: они в 3—5 раз дороже резистивных. Но при разумном проектировании антиобледенительная система на основе саморегулирующихся кабелей оказывается всего на 25—40% дороже системы с резистивны-ми кабелями, так как требует меньше питающих кабелей и экономно использует греющий кабель. Кроме того, саморегулирующиеся кабели надежнее и экономичнее в эксплуатации. Именно поэтому они удерживают пальму первенства в странах, жителям которым не понаслышке известно, что такое зима: в Норвегии, Финляндии, Швеции и Канаде.

Как рассчитать мощность

Выбор вида кабеля — только половина дела. Не менее важно рассчитать мощность системы. И резистивных, и саморегулирующихся кабелей очень много. Все они работают от сети напряжением 230 В, но отличаются удельным тепловыделением — мощностью на единицу длины.

Определяя мощность антиобледенительной системы, учитывают:

Тип крыши зависит от количества выделяемого ею тепла и качества теплоизоляции. Хорошо изолированную или такую крышу, под которой находится нежилой чердак, называют холодной. Если же в доме есть мансарда — хорошо утепленная, но недостаточно изолированная, — крыша становится теплой: через нее выходит тепло, создающее более высокую температуру под слоем снега.

С точки зрения антиоблединения предпочтительнее холодные крыши: наледь на них возникает только в период оттепели, да и то преимущественно в водосточных желобах и трубах. А вот на теплых крышах талая вода появляется независимо от погодных условий и, стекая на более холодную кромку, замерзает. Именно поэтому теплые крыши требуют более мощных систем и монтажа дополнительного нагревательного кабеля по краю. Его укладывают также на пологих крышах (с уклоном до 20°), кровлях со сложной геометрией и при большой снеговой нагрузке.

В большинстве случаев на кровлях используют нагревательные кабели с удельным тепловыделением 20—30 Вт/м и мощностью 250 Вт/м².

Основные аспекты монтажа

Антиобледенительную систему желательно запланировать еще на этапе проектирования дома, а монтировать — в процессе кровельных работ, зарезервировав электрическую мощность. Если в доме уже живут, заказывать систему следует весной или летом, чтобы установить ее до наступления холодов и снегопадов: при температуре ниже -5°С монтажные работы не проводятся.

Варианты укладки кабеля на крыше показаны на рисунке:

Решившись приобрести систему обогрева крыши, выберите специалистов, которые займутся ее установкой. Отнеситесь к этому очень серьезно. Не помешает проверить, есть ли у компании лицензия на проведение именно этого вида работ. Основания для этого весьма веские: неправильно смонтированная система еще хуже, чем ее отсутствие. И наоборот, чем компетентнее специалисты, занимающиеся проектированием и монтажом системы, тем больше нервов и электроэнергии вы сэкономите при ее эксплуатации.

Проконтролировать качество монтажа человеку, плохо знакомому с инженерными системами, вряд ли удастся. Но есть несколько нюансов, на которые стоит обратить внимание, заказывая и устанавливая систему: