Обогрев кровли и водостоков: технология устройства системы антиобледенения

Опасности обледенения

Проблему с обледенением решают, организуя обогрев крыши с помощью электрических термокабелей. Если с сосульками и наледью не бороться, возникают следующие опасности:

1. Увеличение нагрузки на стропильный каркас. Сырой снег, а особенно лед весят достаточно много, поэтому зимой увеличивается нагрузка на стропильный каркас конструкции. Ендова, кровельный свет и места прилегания к вертикальным поверхностям, где скапливается основная масса снега, страдают от этого больше всего. Избавляться от снега необходимо, чтобы крыша не обрушилась.
2. Повреждение кровельного материала. Когда ледяная корка, образовавшаяся на поверхности ската из-за перепадов температуры, начинает соскальзывать вниз, она царапает и повреждает кровельное покрытие. Каждая царапина от воздействия воды становится очагом коррозии.
3. Возникает опасность стихийного падения снеговой массы со ската. Если вовремя не очистить крышу, то снег и лед с нее может обрушиться в любой момент. Это создает угрозу проходящим мимо людям и припаркованным машинам.

Как выбрать систему обогрева кровли

Системы антиобледенения кровли в первую очередь различаются видом нагревательного элемента — это может быть кабель или плёнка (аналогично тёплому полу). Специалисты чаще делят такие системы по способу монтажа — на оборудование для скрытой и наружной установки. Снаружи монтируют только нагревательный кабель, плёнка не выдержит жёстких условий. Но под кровельный материал можно размещать и плёнку, и кабель. В частности, так поступают при монтаже кабельного обогрева на плоских эксплуатируемых крышах многоэтажек.

Если система антиобледенения устанавливается под кровельным покрытием, то в качестве её греющего элемента можно использовать как кабель, так и плёнку, расположенные по определённой схеме

Водосточные желоба и трубы обогреваются только кабелями открытого монтажа, поскольку иначе обеспечить своевременное снеготаяние невозможно.

Таблица: отличия и особенности нагревательных элементов системы обогрева кровли

Элемент
Устройство
Особенности
Саморегулирующийся провод
Состоит из матрицы (полимера с двумя проводами внутри), полимерной изоляции, металлической оплётки и дополнительного слоя изоляции. При повышении температуры воздуха количество токопроводящих путей в матрице уменьшается, что снижает температуру нагрева.

прост в укладке, монтируется поверх кровельного покрытия;
не боится точечного нагрева и перехлёста, поскольку сам устанавливает нужную степень нагрева на каждом участке. Портится при точечном повреждении;
при необходимости можно разрезать на любые фрагменты, что заметно облегчает монтаж и ремонт системы;
совместим со всеми видами кровельного покрытия;
экономит энергию, подстраивая интенсивность нагрева под температуру окружающей среды;
идеален для обогрева водостоков, особенно когда нет возможности установить метеодатчики в нескольких частях крыши.

Резистивный провод
Состоит из металлической нагревающейся жилы под слоем изоляции (одножильный кабель) либо из нагревательной и силовой жилы в изоляции (двужильный кабель). Самые лучшие и дорогие модификации имеют нихромовую серцевину. Нагревается из-за внутреннего сопротивления.

не требует демонтажа кровли или участия специалистов при укладке. Но важна внимательность — начало и конец провода должны всегда сходиться в одну точку;
при точечном повреждении кабель полностью выходит из строя (кроме зональных разновидностей);
длина кабеля фиксирована, резать его нельзя. Это создаёт неудобства при монтаже и требует тщательных предварительных подсчётов;
крепежи могут сильно нагреваться в точках примыкания к кабелю, поэтому система рекомендована для крыш, покрытых негорючим материалом. Идеально подойдёт для металлопрофиля, металлочерепицы, натуральной и полимерпесчаной черепицы;
чтобы антилёд подстраивался под погоду, требуется дополнительное подключение датчиков и регуляторов;
подходит для обогрева обширных участков кровли (плоской или двускатной без переломов) и большого метража водостоков.

Плёнка
Тонкая гибкая плёнка с карбоновыми токопроводящими полосками. Благодаря частому расположению полос тепло отдаётся практически по всей поверхности полотна. Поставляется небольшими рулонами, поэтому удобна в доставке и хранении.

крепится только под кровельный материал, поэтому используется при обустройстве либо реконструкции крыши. Монтажом должны заниматься профессионалы, так как существует риск повреждения плёнки крепежами для кровельного материала;
при точечном повреждении снижается эффективность работы всей системы;
плёнку можно резать только по отмеченным линиям, но они разграничивают не очень большие фрагменты

При ремонте возможна замена повреждённой части;
оптимальна для кровель с повышенной опасностью возгорания;
экономия энергии достигается за счёт равномерного прогрева и более редкого включения системы;
лучше всего подходит для случаев, когда важно обеспечить равномерный нагрев кровли.

Помимо конструкционных особенностей крыши и характеристик обогревателей следует учитывать и стоимость системы антиобледенения. Самый дорогой тип — плёнка, на втором месте будет саморегулирующийся кабель, на третьем — резистивный. Но не стоит использовать последний вариант только потому, что он самый дешёвый. Ведь при долгосрочной эксплуатации саморегулирующийся кабель окажется более выгодным и окупит свою повышенную цену за счёт существенной экономии потребляемой электроэнергии.

Состав системы антиобледенения

Эта система состоит из следующих компонентов:

1. Греющий кабель. Похож на обычный токопроводящий кабель, только в составе имеется жила из материала с высоким электрическим сопротивлением. При пропускании через неё электротока энергия последнего превращается в тепло.
2. Муфты для греющего кабеля: соединительные и концевые (заглушки).
3. Крепёжные элементы.

4. Метеостанция. Так называется набор датчиков — температуры и влажности — позволяющих автоматизировать работу системы. Есть модели, в которых для регистрации таяния и осадков применены отдельные датчики. Не оборудованную метеостанцией систему антиобледенения включать и выключать приходится вручную: при наличии осадков — включаем, при отсутствии таковых — выключаем. Это, во-первых, усложняет жизнь пользователю, а во-вторых, приводит к перерасходу электроэнергии.

5. Распределительная система: включает в себя кабели — силовой (для подключения греющего кабеля к электросети) и сигнальный (подключение датчиков к терморегулятору), а также монтажные коробки.
6. Щит управления.

В состав щита входят несколько устройств:

• выключатель автоматический (ВА): если система 3-фазная, то по одному на каждую фазу;
• контактор 4-полюсный или магнитный пускатель;
• устройство защитного отключения (УЗО), срабатывающее при утечках тока от 30 мА;
• лампа сигнальная;
• ВА для цепи управления терморегулятора;
• терморегулятор: подаёт питание на греющий кабель при определённой температуре, обычно от -8 до +3 oC.

Вентиляционные элементы плоской кровли

Внутри помещения, где живут или работают люди, постоянно накапливается водяной пар. Он поднимается к потолку, охлаждаясь конденсируется и скапливается в подкровельном пространстве. Влага разрушительно воздействует на все слои крыши – деревянные, металлические и бетонные. А скапливаясь в утеплителе — постепенно снижает его свойства, увеличивая затраты на отопление.

Для того, чтобы влажные пары могли выходить из кровельной конструкции, на плоской кровле устанавливают вентиляционные устройства – аэраторы. Они представляют собой пластиковые или металлические трубы разных диаметров, накрытые сверху колпаками в виде зонтиков.

На плоских крышах аэраторы располагают равномерно, по всей площади. Рекомендовано ставить их в самых высоких точках плоскости, там, где стыкуются плиты утеплителя. Обычно монтаж аэраторов выполняют при строительстве крыши, но возможно сделать это и во время ремонта. Главное, что эта мера намного повысит долговечность кровли и утепляющего материала.

В заключение хочется отметить, что все элементы кровли одинаково важны для ее последующей эксплуатации и, даже если всего один из них окажется неподходящим или будет отсутствовать, пострадает вся послойная конструкция. Поэтому к выбору вида и качества комплектации кровельного пирога необходимо отнестись со всей ответственностью.

Обогревать крышу или водосток?

Как подобрать материалы и все правильно смонтировать, не переплачивая за лишнее? Здесь все будет зависеть от теплоизоляции вашей крыши.

Если с ней все хорошо, теплый воздух изнутри дома просто не сможет пробраться наружу, крыша не будет нагреваться, а значит сосулькам просто не из чего будет образовываться.

В этом случае наледь возникнет только при наружных температурах не ниже -5С.

Ошибка №1
В данной ситуации не нужно обогревать саму крышу, а достаточно обойтись обогревом только водосточной системы.

Теплоизоляция и энергоэффективность, что называется рулят.

А вот при некачественной теплоизоляции крыши, снег начинает таять даже при относительно низких температурах воздуха (-10С).

В такой ситуации вода будет стекать к нижнему краю и водостокам.

Там же и будет замерзать, превращаясь в куски льда. Здесь уже потребуется проложить кабель для комплексного обогрева:

самой кровли

желобов

водостоков

Частые вопросы

Больше всего вопросов возникает у тех, кто только начинает обустраивать систему или эксплуатировать её. Но найти ответы не так уж сложно.

Сколько электроэнергии расходуется?

Пользователи боятся, что расход будет слишком большим во время эксплуатации, поэтому не спешат делать окончательный выбор. Но надо выполнить точный расчёт, чтобы понять, насколько ошибочны подобные утверждения, технология от этого только выигрывает.

Время простоя откидывается в сторону, оно редко превышает 20% от общего числа. Но надо учитывать, что расчётный результат часто бывает на 10-15% больше реального. Тёплый тип систем обустроить не так сложно после завершения подсчётов.

Как примерно рассчитать материал?

25-30 Вт на метр – минимальная мощность для кабелей, которые рекомендуется подбирать к таким системам. Греющие кабели обоих типов применяют и с другими целями, но тогда и показатели мощности будут другими.

Потребляемую мощность оценивают, опираясь на активный режим. Так называют периоды с максимальной нагрузкой. Обычно это 11-33% от всего периода с отрицательными температурами. Условно весь период длится с середины ноября до середины марта. Значения указаны средние, у каждой из местностей они имеют отличия. Отдельно вычисляют общую мощность для системы, когда её будут эксплуатировать.

Сечение вертикального водостока 80-100 мм – стандартный показатель. Диаметр трубы-желоба может составлять 120-150 мм.

Можно привести стандартные расчёты для такой ситуации:

• Длины всех желобов для водного стока считаются отдельно. Получившиеся величины складывают друг с другом.
• Результат умножают на два. Получится длина кабеля, который прокладывается по участку в горизонтальной плоскости.
• Длина всех вертикальных водостоков тоже подлежит измерению. Складывают полученные величины, как и в предыдущем случае.
• Вертикальный участок системы будет иметь длину, равную общей длине водостоков. Одной линии кабеля должно хватить для решения большинства проблем.
• Складываются показатели по длине для обоих участков.
• Результат умножают на 25. Получают мощность для системы, которую надо поддерживать в активном режиме. Устройство готово, технология монтажа уже известна.

Это приблизительные расчёты. С решением задачи помогают специализированные калькуляторы, размещённые на тематических сайтах. Можно обратиться к специалистам, если самостоятельное решение задачи представляет сложность.

Как определить зону обогрева?

Здесь надо учитывать такой фактор, как эффективность стока воды. Кабеля обычно прокладываются там, где высока вероятность образования наледи. Это касается сложных и опасных участков.

Надо сложить друг с другом показатели для всех участков крыши, требующих установки нагревательных элементов.

Установка снегозадержателей обязательна для крутых скатов, когда снег сходит с большой вероятностью. Тогда прокладка идёт между краем кровли и элементом безопасности. Ширина зависит от того, какими характеристиками отличается карниз.

Обогрев только водостоков допускается, если отсутствуют особенно опасные участки.

Сколько стоит обогрев кровли?

За установку специалисты обычно берут до 30-50% от стоимости материалов. Плановое сервисное обслуживание системы тоже можно доверять специалистам.

Расход электроэнергии будет минимальным, ведь включают систему только при необходимости.

Подсистема управления

Это бокс с защитными и управляющими разновидностями аппаратуры внутри. Конструкция врезается в стену, либо устанавливается поверх. Допустимо применение отдельно стоящих разновидностей оборудования. Установка проводится внутри помещений, либо снаружи. В основном щитке здания можно проводить монтаж, если система небольшая, имеются свободные модули в необходимом количестве.

При большой мощности можно разделять конструкцию на две части. Это будет щит автоматики и щит защиты. Для водных автоматов обязателен номинал выше 100 А. Они монтируются в отдельном боксе, либо в рубильник, в зависимости от пожеланий главного электрика. Ветрозащиту для стен деревянного дома он не выбирает.

На каких кровлях образуется больше снега и льда?

Как правило, кровля частного дома – это скатная конструкция, состоящая из двух или более скатов, расположенных под углом 30-50 градусов к основанию. Конструкция крыши специально разработана таким образом, чтобы как можно эффективнее отводилась талая или дождевая вода, а также лучше сходил снег.

Опытные мастера отмечают, что активнее наледью и сосульками покрываются следующие виды кровли:

1. Кровли теплого типа. Специалисты отмечают, что теплая кровля, в которой производится термоизоляция скатов и отопление мансардного этажа, более склонна к обледенению в зимний период. Это объясняется тем, что из-за высокой температуры нижней поверхности кровельного материала, снежная шапка на скате начинает таять, а при заморозках становится ледяной коркой.
2. Кровли с металлическими покрытиями. Кровельные материалы на основе металла, к примеру, металлочерепица или профнастил, обладают более высоким коэффициентом теплопроводности, поэтому из-за перепадов температуры они чаще покрываются льдом, чем крыши, покрытые черепицей, шифером или битумной черепицей. По этой же причине образование льда происходит внутри металлических водостоков.
3. Кровли с низким уклоном. Со скатов с уклоном более 45 градусов снежные массы легко соскальзывают самостоятельно, а на пологих скатах снег скапливается, а в местах, где он соприкасается с кровельным материалом образуется ледяная корка.

Причины обледенения крыши

Обогрев кровли. Расчет мощности системы: от чего зависит и как правильно сделать

Качественный монтаж системы обогрева кровли невозможен без предварительных расчетов мощности. Для определения оптимальных параметров необходимо провести целый комплекс измерений с учетом огромного количества факторов.

Что такое мощность системы обогрева кровли

Зимой скаты крыш, водостоки плотно покрываются снегом и наледью. Со временем снежные глыбы и сосульки сползают с крыши вниз, падают на различные предметы под домом, на проходящих мимо людей. Кабельный обогрев крыши – отличное решение этой проблем.

Основой предлагаемого решения является кабель, который подключают к бытовой сети. Для обустройства системы можно использовать провод разных видов, главный параметр – мощность.

Переоценить важность кабельной системы нельзя – она считается элементом безопасности и устанавливается сегодня на жилых и муниципальных объектах. Но бесперебойная, эффективная и экономичная работа будет возможна только в том случае, если будет произведен правильный расчет мощности

В случае, если кабели будут недостаточно мощными, они не смогут выполнять свои функции, если же провода будут неоправданно мощными, счета за электричество наверняка вас неприятно удивят.

От чего зависит мощность системы обогрева кровли

Эта характеристика определяется различными факторами, все они в той или иной степени влияют на конечный результат – это:

• расположение здания. Если объект находится в тени, для прогрева понадобятся более мощные кабели, так как снег и лед будут таять исключительно под действием тепла, выделяемого проводами,
• тип кровли. Если речь идет о крыше с уже смонтированной теплоизоляцией, выбирайте провод не слишком большой мощности: 25-30 Вт вполне достаточно. Если же кровельная конструкция не утеплена, мощность кабеля должна быть увеличена до 50 Вт на погонный метр (или более),
• площадь обрабатываемой поверхности, длина желобов, водостоков, размер ендов, конструктивные особенности крыши и здания,
• материалы, из которых выполнена кровля и все ее составляющие. Наименьшую мощность для прогрева требует древесина (18 Вт на погонный метр вполне достаточно), не особенно прихотлив в этом плане и пластик (оптимальное значение 20 Вт), а вот для металла лучше подбирать более мощные кабели (25 Вт на метр),
• наличие или отсутствие дополнительных элементов – это могут быть мансардные окна, вентиляционные и дымовые шахты и прочее.

Как рассчитать мощность системы обогрева кровли

Расчет общей мощности системы обогрева, если говорить упрощенно, осуществляется по довольно простой формуле: длина используемого кабеля умножается на среднюю его мощность. Последний параметр известен – он составляет 25 Вт, а вот первый показатель зависит от особенностей объекта и его рассчитывают строго индивидуально.

Как найти длину кабеля, который нужен для прогрева конструкции? Измерить общую длину обогреваемых элементов – желобов, водостоков и других конструкций.

Посчитали, сколько греющего кабеля вам понадобится? Остался последний шаг – умножить получившийся результат на 25 (средняя мощность провода) и вы получите общий результат.

Результаты расчета мощности системы обогрева кровли

Если вы хотите, чтобы результаты ваших подсчетов были максимально приближены к идеальным именно для вашего объекта, проведение всех необходимых операций лучше доверить профессионалам. Неспециалист рискует упустить важные моменты, и в итоге полученные расчеты будут неудовлетворительными и кабель будет либо неспособен справиться со своими задачами, либо чрезмерно энергозатратным.

При оценке параметров системы обогрева кровли учитывайте, что ее активный режим составляет порядка 10-30% от холодного периода, который в нашей стране длится с середины ноября до середины марта.

Установка системы кровельного обогрева

Смонтировать на своем доме систему антиобледенения кровли можно своими руками. Для этого потребуются крепежные приспособления. Чтобы провесить кабель внутри системы отвода воды, потребуются специальные крючья. На поверхности кровельного покрытия проводник крепится при помощи монтажной ленты.

Когда уклон крыши не слишком большой, вполне допустимо использование резистивного кабеля. Правда, у него имеется существенный недостаток, заключающийся в том, что регулировать мощность обогрева возможности нет. По этой причине ощутимо повышается расход электрической  энергии.

По периметру крыши лучше укладывать кабель с саморегуляцией. Тепло в таком проводнике выделяется специальной вставкой-матрицей, разделяющей токоведущие провода.

Проектирование и расчёт системы антиобледенения

Разработать систему обогрева крыши — задача далеко не самая простая, тем более что в каждом конкретном случае подход требуется индивидуальный. Заниматься проектированием должны специалисты. Но с общими положениями расчёта будущему владельцу ознакомиться всё-таки следует. Хотя бы для того, чтобы не стать жертвой недобросовестного поставщика, пытающегося продать неоправданно дорогую систему.

Итак, в общем случае делают примерно следующее:

Разрабатывают схему укладки греющего кабеля. Если крыша «холодная» (то есть хорошо утеплена) и пологая, можно ограничиться подогревом водосточной системы. На «тёплой» крыше обогреву подлежит ещё и край кровли, граница которого определяется следующим образом: вверх по скату откладывают 30 см от линии пересечения плоскостей наружной стены и ската. На крышах со значительным уклоном ввиду высокой вероятности обрушения снежной массы эту границу нужно отнести ещё выше на 15–20 см. Если крыша плоская, то кабель укладывают вдоль периметра и у сливных воронок.

При большом угле наклона скатов предусматривают также укладку греющего кабеля зигзагом между кромкой кровли и снегозадержателем, который на такой крыше должен устанавливаться в обязательном порядке (ввиду высокой вероятности соскальзывания снежной массы)

Особое внимание следует обратить на места, где стыкуются две части ската с разным уклоном — это долины (сточные грани) на плоских кровлях и ендовы на двускатных. То же можно сказать и про то место, где крыша примыкает к стене

Здесь наледи образуются особенно часто. Кабель нужно укладывать в виде вытянутой петли на 2/3 высоты ендовы или долины. В случае примыкания крыши к стене кабель нужно укладывать в 5 – 8 см от последней, при этом расстояние между нитками вытянутой петли должно составлять 10 – 15 см.

Если крыша водостоком не оборудована, кабель на её кромке располагают по схеме «капающая петля» (при большом уклоне) или «капающая грань» (при малом уклоне). Идея состоит в следующем: петлю подвешивают так, чтобы вода с неё капала прямо на землю. Для укладки по схеме «капающая петля» кабель должен иметь припуск 5 – 8 см.

Вдоль жёлоба шириной до 15 см укладывают одну линию кабеля. Лежащий в жёлобе кабель должен быть заведён «капающей петлёй» длиной 30 – 40 см в воронку водосточной трубы. Так же поступают и при монтаже системы на плоской кровле.
В водосточную трубу также запускают одну или две нитки в зависимости от её диаметра. В нижней части водосточной трубы число витков следует увеличить, поскольку она является более холодной, чем верхняя. На кровле кабель укладывается зигзагообразно. Шаг зигзага определяется так: для мягкой кровли из расчёта необходимой удельной мощности (Вт/кв. м), для жёсткой — в соответствии с рисунком кровельного покрытия.

Если средств на закупку саморегулирующегося кабеля в нужном количестве недостаточно, можно применить его только в части системы. Наиболее уместным можно считать использование такого кабеля для обогрева водостока, кровельную же часть можно оснастить дешёвым нерегулируемым кабелем.
Далее выбирают местоположение монтажных (соединительных) коробок, так чтобы они были доступны для технического обслуживания. Чаще всего их располагают на кровле рядом с греющим кабелем. Этот элемент можно закрепить где-нибудь под козырьком или на ограждении (на парапете). При наличии чердака можно поместить коробки туда.

Определяют необходимую погонную и общую мощности.

Ориентировочная мощность обогрева для различных элементов кровли составляет:

• для жёлоба шириной до 150 мм: на «холодной» крыше — 30 – 60 Вт/м, на «тёплой» — 100 Вт/м;
• для жёлоба шириной свыше 150 мм: 200 Вт/кв. м;
• на кровле (карнизный свес): на «холодной» крыше — до 150 Вт/кв. м, на «тёплой» — 200 – 250 Вт/кв. м;
• в ендовах: 250 – 300 Вт/кв. м;
• на плоских кровлях вокруг сливных лотков, расположенных в зоне примыкания к парапету: 40 – 80 Вт/кв. м.

Если водосточная система собрана из пластмассовых деталей, обогревающие её кабели могут иметь суммарную погонную мощность не более 17 Вт/м. Для крыш с мягким кровельным покрытием максимально допустимая погонная мощность составляет 20 Вт/м.

Далее подсчитывают общую длину греющего кабеля и определяют количество цепей с учётом того, что длина одной цепи не может превышать 120 – 150 м (зависит от марки кабеля). Каждая цепь должна подключаться через отдельное УЗО.

В последнюю очередь проектируют щит управления с учётом количества цепей и потребляемой ими электрической мощности