Системы антиобледенения DEVI для кровель
К настоящему времени применение систем снеготаяния стало обычным явлением. Хотелось бы обратить внимание на тот факт, что сама необходимость использовать систему снеготаяния - зачастую следствие нерациональной кровли. Еще на стадии проектирования можно избежать многих неприятностей, связанных с процессом льдообразования на кровлях, и свести к минимуму затраты на систему снеготаяния.
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
1. Существует большое разнообразие конструкций крыш и водоотводных устройств, каждая из которых имеет свои особенности в плане установки кабельных систем.
2.Основной параметр, определяющий необходимую установленную мощность кабельной системы, - величину обогрева кровли «паразитным» теплом здания, выходящим на кровлю через верхние перекрытия, - очень трудно определить расчетным путем или измерить экспериментально. Этот параметр зависит от целого ряда факторов, которые к тому же могут изменяться в течение зимнего сезона.
3. Кабель, работающий на крыше, подвержен воздействию неблагоприятных внешних условий, т.к. устанавливается обычно на открытых участках. Эти условия - солнечный ультрафиолет, механические нагрузки и резкие перепады температуры. К тому же разные участки нагревательного кабеля часто работают в сильно различающихся по тепловому режиму условиях, что, в свою очередь, требует запаса по рабочей температуре и максимальной удельной мощности для используемых типов кабелей.
По принципу сохранения тепла все кровли можно разделить на кровли с холодным чердачным помещением и мансардные с прилегающей теплоизоляцией.
«Классические», хорошо проветриваемые чердаки - оптимальное решение для крупных зданий, т.к. осуществляют «развязку» поверхности кровли от тепла здания. Бывают, однако, исключения и здесь. Если на чердаке находятся коллекторы отопления без должной теплоизоляции, то активный подогрев может приводить к льдообразованию на отдельных участках кровли. Те же последствия вызывают расположенные на чердаках технические этажи с отоплением, выходы лифтовых шахт и др.
Тенденция последнего времени - повсеместный отказ от чердачных кровель в пользу мансардных.
Проведенные расчеты на модельном сечении мансардной кровли показали: даже при идеальном исполнении теплоизоляции и наличии снежного покрова толщиной всего 10 см температурный перепад между наружным воздухом и поверхностью кровли составляет порядка 6'С, т.е. уже при таких условиях возможно таяние снега и льдообразование.
Таким образом, на кровле не должно создаваться условий для накопления снежного покрова значительной толщины. Это означает, что уклоны кровли должны быть не менее 30°, чтобы отсутствовали внутренние углы - ендовы, горизонтальные площадки и «карманы».
Иными словами, кровля должна иметь максимально простую конфигурацию. (Здесь неизбежно противоречие с архитектурными разработками).
Тем не менее, окончательно устранить причины льдообразования на мансардных кровлях достаточно сложно. Наиболее радикальное решение и здесь состоит в вентилировании подкровельного пространства наружным воздухом. Это требование выполняется, к сожалению, очень редко, поэтому на мансардных крышах, как правило, возникает необходимость в использовании систем снеготаяния.
Осмелимся дать еще одну неожиданную рекомендацию. Далеко не всегда, особенно на небольших индивидуальных зданиях и коттеджах, необходим организованный водосток. Крыша простой конфигурации, с проветриваемым чердаком, большими уклонами и отсутствием желобов и водоот-бойников - вот идеальная картина для проектировщика системы снеготаяния. Собственно, в данном случае нужда в его услугах отпадает.
Но что делать, если крыша здания все же нуждается в системе снеготаяния?
В этом случае предлагается метод, суть которого состоит в том, чтобы путь стока талой воды оставался свободным в любое время и при любой температуре воздуха. Это позволяет полностью избавиться от неприятностей, связанных с обледенением краев крыш, водосточных труб, горизонтальных водосточных желобов, ендов, внутренних углов кровли и других опасных мест.
Установка для борьбы с обледенением должна включать в себя достаточно надежный, распределенный по большой площади нагревательный кабель, систему управления этим кабелем и систему электропитания, обладающую защитными функциями.
Нагревательный кабель должен легко монтироваться на кровле любого типа, также быть электробезопасным, влагозащищенным, стойким к прямым солнечным лучам, достаточно прочным механически и ремонтопригодным.
При монтаже на крышах больших зданий полная мощность установки составляет, как правило, несколько десятков киловатт. Проблема экономии электроэнергии приобретает здесь особую актуальность. Полностью автоматическая система управления включает в себя «метеостанцию» для оценки условий на крыше, блок анализа информации, систему ндикации и контроля исправности работы элементов. Такое управле-ие экономит деньги. Система электропитания строится из стандартных современных со-авляющих и в обязательном порядке должна включать в себя, помимо щиты от перегрузок, систему контроля изоляции или устройство защитного отключения.
Наряду с заземленной оплеткой нагревательного кабеля, это обеспечивает полную электробезопасность эксплуатации ан-тиобледенительных установок.
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.
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. 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 - ОемдиЛ™ (которые, однако, подходят не для всех типов желобов), либо с помощью отрезков монтажной ленты 0еу1тазт™. В желобе ленту крепят, как правило, вытяжными заклепками или саморезами с герметизацией мест сверления силиконовым гер-метиком. 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 □еу1таз1™, в медных - медную ленту и медный крепеж.
В пластиковых желобах можно использовать ленту из любого нержавеющего материала.
Нагревательный кабель, установленный в настенном желобе, кроме обеспечения стока талой воды, служит для предотвращения нарастания снежной массы и перехода 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 данном 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, осуществляемый с помощью дополнительных линий кабеля в нижней части трубы.
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. Важный момент - 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 этот 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 снеж-"-ледовых масс.
Основной способ защиты - установка перед кабельными дорожками мощного снегоотбойника. Конструкция последнего должна быть увязана с силовыми элементами крыши. Кровельные фирмы постав ляют готовые элементы снегоотбойников под конкретную конструкцию кровли.
На крышах с желобами настенного типа функцию снегоотбойника обычно выполняет сам желоб (если имеет достаточно прочную конструкцию). В этом случае необходима защита нагревательного кабеля путем закрывания его листами металла, аналогичными материалу кровли.
Для крепления кабеля в трубе длиной более 3 м необходимо использовать механическую разгрузку в виде цепи, троса или монтажной ленты с элементами крепления кабеля в трубе.
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.
Основной тип крыш, характерный для больших зданий Москвы, - металлическая кровля на деревянной обрешетке; при этом водосток образован водоотбойником с разуклонкой к водосточным трубам. На таких кровлях антиобледенительная установка представляет собой кабельную дорожку вдоль отбойника (ширина 30-50 см с удельной мощностью 300-400 Вт/м2). В трубы закладываются, в зависимости от диаметра труб и теплового режима крыши, две или четыре петли нагревательного кабеля. Установки такого типа смонтированы на зданиях гостиницы «Метрополь», Московской городской думы, Зеркального театра, Гостиного Двора, Музея Пушкина и многих других.
Система показала свою работоспособность и эффективность. Основной критерий для определения удельных параметров антиобледенитель-ной системы, как уже было сказано ранее, - тепловой режим крыши. Другими словами, необходимо оценить теплопотери через верхнее перекрытие здания и чердак. Именно они определяют степень обледенения данной крыши. Российский опыт эксплуатации показал: при правильном выборе параметров системы управления антиобледенительная установка на крыше здания работает только в случае снегопадов или оттепелей с температурой, близкой к нулю. Количество дней в году с такими условиями обычно не превышает 30-40. Зная эти данные, можно приблизительно оценить расход электроэнергии при известной установленной мощности. Например, оборудование для «средней» крыши центра Москвы с периметром около 170 м и высотой здания 20 м (5 этажей) имеет установочную мощность 30 кВт. Полный расход электроэнергии за сезон составляет около 25 тыс. кВт-ч. Условный удельный расход на 1 м периметра крыши - примерно 150 кВт-ч за сезон работы. Таким образом, несмотря на значительные установочные мощности антиобледени-тельных установок, полный сезонный расход электроэнергии относительно невелик.