Многие хозяева загородных домов вместо того, чтобы наслаждаться летним отдыхом вынуждены заниматься ремонтом кровли и фасадов, повреждения которых вызваны обледенением крыши в зимние месяцы. Между тем, от наледей и сосулек легко избавиться с помощью современных систем кабельного обогрева.
Стремительный рост сосулек наблюдается во время весенних оттепелей, когда днём при плюсовой температуре тает снег, а ночной морозец сковывает талую воду ледяной коркой. К сожалению, в регионах с холодным, но нестабильным климатом, капель звенит не только в апрельский день. Более того, в средних широтах непрекращающиеся оттепели становятся едва ли не климатической нормой. В мягкие снежные зимы столбик термометра то и дело перескакивает через ноль. Впрочем, и одной оттепели бывает достаточно, чтобы снег на карнизных свесах и в водостоках превратился в ледяной панцирь.
Надо сказать, что не только капризы погоды вызывают образование наледей и сосулек. Из-за неправильного устройства кровельного «пирога» (недостаточная теплоизоляция, некачественное устройство подкровельной паро- и гидроизоляции, нарушение естественной вентиляции скатной крыши и т.д.) тепло дома нагревает кровлю, вызывая тем самым таяние снега даже при круглосуточном морозе (на "теплых" крышах талая вода появляется при температуре от —5 до -10 °С, на "горячих" — ниже —10 °С). В итоге карнизы и водостоки ломятся под тяжестью льда.
Отметим также, что чем проще крыша и чем больше уклон её скатов, тем в меньшей степени она подвержена обледенению. Пологие участки, зоны, примыкающие к башням, парапетам и выступающим мансардным окнам (люкарнам), ендовы – вот основные аккумуляторы ледяных масс.
Грелка для крыши
Чтобы предотвратить обледенение, крыши оборудуют системами кабельного обогрева или, как или ещё называют антиобледенительными системами (также бытует название «системы снеготаяния»). В состав таких комплексов входят нагревательная, силовая (распределительная) и информационная сети, электронный блок управления, а также устройства, обеспечивающие электробезопасность системы.
Греющий кабель монтируют на карнизных свесах и в ендовах (на две-трети длины), а также прокладывают в водосточных желобах и трубах. На крышах сложной конфигурации кабельный обогрев охватывает и другие подверженные обледенению участки.
Наращивание нагревательной сети должно быть технически обоснованным и экономически оправданным. Скажем, нет никакого смысла обогревать «тёплые» и тем более «горячие» крыши. В этом случае сначала проводят мероприятия по реконструкции и модернизации «кровельного пирога» (замена и усиление теплоизоляции, переустройство подкровельной вентиляции и т. д.), а потом уже приступают к проектированию антиобледенительной системы.
Нагревательная сеть не способна плавить лёд. Кабельный обогрев предназначен для профилактики обледенения, а не для расчистки ледяных торосов. Вывод: запускать систему нужно своевременно, т.е. до осенних заморозков. Если греющие секции покрыты толстым слоем льда, то кабельный обогрев лучше и вовсе не включать.
Проводники тепла
В системах антиобледенения два типа греющего кабеля – резистивный и саморегулирующийся. Выбор того или иного нагревателя носит принципиальный характер, ведь от него зависит как эксплуатационная, так и финансовая сторона дела. Резистивные кабели состоят из металлической жилы высокого сопротивления и многослойной изоляции. При прохождении тока через тугоплавкий сердечник электрическая энергия преобразуется в тепловую, равномерно нагревая кабель по всей длине. Резистивная продукция используется в системах кабельного обогрева уже более полувека. Поведение нагревательных секций в различных тепловых режимах хорошо известно и, следовательно, легко предсказуемо. Подбор кабеля производится с запасом по рабочей температуре и максимальной удельной мощности. Таким образом, вероятность аварийных ситуаций, возникающих по вине кабеля, практически сводится к нулю, если система спроектирована правильно и регламентные профилактические работы проводятся регулярно.
Помимо надёжности у резистивных нагревателей есть ещё один весьма существенный плюс – сравнительно доступная стоимость. Вместе с тем, такие кабели не способны реагировать на локальные изменения. В тени и на солнце он греет с одинаковой интенсивностью. Кабельный обогрев крыши ориентирован на показатели, полученные с самого неблагополучного участка (обычно с северного ската). Получается, что в солнечную погоду в некоторых местах нагрев избыточен.
Саморегулирующаяся продукция работает по-другому. Рабочим элементом таких кабелей служит тепловыделяющая матрица, напрессованная на две параллельные металлические шины, обеспечивающие напряжение по всей длине кабеля. Полимерное тело матрицы содержит токопроводящие включения (графит), благодаря которым сопротивление "самрега" изменяется вслед за изменением метеоусловий. Как только температура наружного воздуха понижается до верхнего значения обледенительного диапазона, полимер сжимается, между включениями возникает контакт, цепь замыкается. При прохождении тока выделяется тепло, которое и нагревает матрицу. Чем холоднее на улице, тем больше связей между включениями и, следовательно, выше температура нагревательного элемента. Потепление запускает обратный процесс.
Саморегулирующиеся кабели чутко реагируют на локальные перемены погоды и состояния кровельного покрытия. Скажем, при нулевой температуре энергопотребление нагревательной сети на различных участках крыши может варьироваться в пределах от 18 до 35 Вт/пог.м. Очевидно, что при таком режиме электроэнергия расходуется рационально. Однако «интеллект» саморегулирующихся кабелей обходится недёшево. Превышение первичных вложений на систему антиобледенения по сравнению с аналогичным комплексом на базе резистивной сети составляет не менее 20-25% и это с учётом безупречного проектирования и оптимальной комплектации. Срок окупаемости зависит от разных факторов и, как правило, растягивается на долгие годы. Неудивительно, что многие домовладельцы предпочитают сэкономить на начальном этапе и заказывают систему на базе резистивного кабеля.
Управление системой кабельного обогрева крыши
Антиобледенительные системы подчиняются командам терморегулирующих устройств (термостатов или программируемых терморегуляторов). На крыше устанавливают датчики, которые по информационным (сигнальным) проводам передают в блок управления оперативные данные о погоде. «Штаб» анализирует полученные сведения и, судя по обстановке, отдаёт «приказы» о включении или выключении системы кабельного обогрева крыши. Термостаты настраивают диапазон температур, при которых высока вероятность образования сосулек и наледей (например, -7...+2°С). Однако обледенение иногда начинается и при более тёплой погоде. Во время сильного мокрого снегопада или густого тумана лучше подстраховаться и запустить систему вручную.
Программируемые терморегуляторы не проведёшь. Такие электронные устройства способны принимать информацию от датчиков разного типа: температуры, влажности, осадков, льда. Не случайно их ещё называют мини-метеостанциями. Терморегуляторы сопоставляют показатели состояния окружающей среды и кровли, анализируют данные, полученные в нескольких точках крыши, и включают или выключают кабельный обогрев в самый подходящий момент. Мини-метеостанции повышают эффективность антиобледенительных систем и оптимизируют затраты на их эксплуатацию. К тому же «интеллектуальные» блоки управления отслеживают рабочее состояние нагревательной сети. Правда, программируемые термостаты обходятся в три-четыре раза дороже стандартного термостата.
Остаётся добавить, что устройства управления устанавливают в распределительном силовом щите (общедомовом или лучше отдельном). Блоки монтируются на DIN-рейки (металлические профили стандартной конфигурации). Там же устанавливаются защитную аппаратуру (электротехнические модули, обеспечивающие безопасную эксплуатацию системы антиобледенения).
Тонкая работа
Проектирование, комплектацию и монтаж антиобледенительной системы выполняют специализированные организации, имеющие соответствующие разрешения от органов Энергонадзора.
Нагревательные секции заготавливают в заводских условиях. Саморегулирующиеся кабели допускается отмерять и нарезать по месту (резистивные – категорически нет!). Это позволяет оптимально адаптировать нагревательную сеть к кровле. Однако многие монтажные фирмы и с саморегулирующиеся секции подготавливают на производственной базе. Главная забота монтажников – подключение нагревательной сети к силовому (питающему) кабелю. Для соединения используют герметичные термоусаживамые муфты, а точки запитки помещают в водонепроницаемые распределительные коробки. Если всё сделано, как надо, то в процессе эксплуатации концы силового кабеля будут оставаться холодными. Понято, что такие ответственные операции лучше выполнять в комфортных условиях цеха.
Системы антиобледенения монтируют при температуре наружного воздуха не ниже – 10 градусов Цельсия. Перед монтажом кровельное покрытие очищают от листвы и мусора, зимой убирают снег и лед, проливая кровлю горячей водой и высушивая строительным феном. Греющий кабель укладывают петлями. Способ крепления секций зависит от типа кровельного покрытия и гальванической совместимости материалов (например, на медных кровлях используют медный крепёж).
После монтажа проводят контрольные испытания, как системы в целом, так и ее отдельных компонентов. Если тестирование прошло успешно – заказчик и представитель фирмы-инсталлятора подписывают акт приёмки-сдачи. В заключение монтажники передают клиенту комплект документов, включающий схему раскладки нагревательных секций, прохождения распределительной и информационной сетей, техническую паспорт КСО и др.
Ориентация на местности
При планировании кабельного обогрева крыши нужно учитывать потребляемую мощность системы обледенения. Удельное потребление обогреваемых водостоков составляет 40—50 Вт/пог. м, карнизных свесов — 180-250 Вт/м2. Это означает, что суммарная потребляемая нагрузка от нагревательной сети (для среднего коттеджа с простой крышей) составляет 3~7 кВт. Следовательно, о системе антиобледенения нужно подумать ещё на стадии проектирования дома и благоустройства всего владения, если учитывать кабельный обогрев открытых площадок (о них расскажу с следующей главе). Это позволит не только заранее зарезервировать мощность, но и оптимизировать затраты на устройство системы, выполнить монтаж в процессе кровельных работ.
Уверенный подъезд
В защите ото льда нуждается не только кровля, но садовые дорожки, открытые площадки (дворы, патио), наружные лестницы и подъездные пути. И если снег сравнительно легко убрать, энергично орудуя лопатой (чем не физкультура), или запустив снегоуборочную машину, то со льдом такой номер не пройдёт. Придётся браться за лом, а эта работёнка, прямо скажем, на любителя.
Чтобы избавить себя от тяжкой повинности и к тому же обеспечить безопасное передвижение по участку в холодные месяцы, нужно под мощёным покрытием «запрятать» кабельную систему обогрева. По сути, это тот же электрический «тёплый пол», но только для улицы. Для его устройства используют мощный бронированный кабель, отличающийся превосходной механической прочностью и повышенным тепловыделением (до 30 Вт/пог.м).
Нагревательную секцию укладывают «змейкой» на стабильное основание и фиксируют специальными крепёжными элементами и зажимами. Затем заливают цементно-песчаную стяжку и укладывают финишное покрытие (тротуарную плитку, брусчатку и прочее). Силовые и информационные провода прокладывают в трубах или металлических проводах. Система также включает блок управления, который работает по заданному алгоритму. Конечно, обогревать все открытые площади слишком накладно. Обычно такой привилегии удостаиваются входные группы, открытые стоянки и подъездные пути.
