Антиобледенительные системы. Безопасность превыше всего!

Применение, типы, особенности эксплуатации и монтажа антиобледенительных систем

Издревле люди использовали лёд для долговременного хранения продуктов питания, охлаждения напитков, облегчения протекания болезней, создания комфортных условий в жаркую погоду - варианты применения перечислять можно бесконечно. Однако, стоит учитывать, что лёд - это не только вечный помощник в быту и производстве, но и источник повышенной опасности, поскольку возникновение образований льда на крышах зданий, дорогах, площадках и в помещениях приводит к остановку производств, некомфортным условиям и зачастую, угрожает жизни и здоровью человека!

Неудивительно, что антиобледенительные системы, относительно недавно появившиеся в арсенале проектировщиков, строителей и простых пользователей при строительстве и ремонте зданий и сооружений, а также ремонте, быстро завоевали всемирное признание и любовь. Рассмотрим, как же можно бороться со льдом с помощью систем антиобледенения.

Назначение антиобледенительных систем

Использование таких систем позволяет исключить сколько-нибудь заметное образование наледи в водосточных трубах, желобах, на краю кровли и в других местах её наиболее вероятного появления.

Появление наледи опасно по следующим причинам:

♦ Отрыв достаточно массивных ледовых масс создает реальную опасность для жизни людей и может стать причиной весьма значительного материального ущерба:

Повреждения автотранспорта, расположенных ниже архитектурных элементов.

♦ Из-за накопления льда повышенная механическая нагрузка на элементы кровли приводит к сокращению ее срока службы.

♦ Задержка воды на поверхности кровли в осенне-весенний период и при оттепелях из-за образования ледяных пробок водостоков и промерзания желобов приводит к протечкам и значительному материальному ущербу; наиболее часто повреждаются жилые этажи непосредственно под кровлей, части фасада здания вблизи водостоков и ендов.

♦ Необходимость механической очистки кровли, из-за которой резко снижается срок её службы.

Внедрение антиобледенительных систем на основе нагревательных кабелей при условии правильного проектирования, учитывающего особенности конструкции кровли, позволяет:

♦ Исключить образование наледи и сосулек при сравнительно невысоких капитальных затратах и незначительном энергопотреблении.

♦ Обеспечить работоспособность системы организованного водостока в течение зимы и межсезонья.

♦ Исключить протечки, повреждение фасадов и водосточных труб.

Общие свойства антиобледенительных систем

Находящиеся на кровле осадки в виде снега не представляют собой особой опасности.Однако, если создаются условия для плавления снега под действием какого-либо источника тепла, он превращается в воду. Если у образовавшейся талой воды отсутствуют пути для быстрого ухода с кровли, то при наступлении отрицательной температуры она замерзает, превращаясь в лед. Поскольку необходимые условия для плавления (и скорость плавления) у льда и снега весьма различны, при следующем кратковременном и не повсеместном действии источника теплоты возможно не плавление, а, напротив, увеличение ледовой пробки. Такой механизм образования наледи может приводить к образованию ледяных заторов, пробок и сосулек длиной в десятки метров и весом в сотни килограмм.

Причиной образования наледи на крыше является разница температур между ее центральной частью, которая подогревается теплом здания, и кромкой крыши с водостоками, где такого подогрева нет. Разность температур может складываться из-за неправильных конструкций или устройства кровли. Таким образом, талая вода под слоем снега скатывается по кровле вниз и замерзает в промерзших водостоках . Ледяной валик забивает всю систему водостока, образуется подпор талой воде. Из этой воды и образуются сосульки. Отсюда видно, что водостоки требуют дополнительного управляемого подогрева, причем его интенсивность должна быть увязана с тепловым режимом крыши.

Источниками теплоты являются:

Атмосферное тепло. Суточные температуры воздуха колеблются с амплитудой, достигающей 15°С, и при колебаниях в диапазоне от + 3 – +5°С днем до - 6 – 10°С ночью создаются наиболее благоприятные условия для образования наледи. Весной к ним добавляется излучение солнца. Хотя поверхности снега и льда отражают большую часть падающего на них излучения, даже небольшой налет грязи резко увеличивает коэффициент поглощения. Кроме того, быстро нагреваются оголившиеся участки кровли, и плавление идет с внутренней стороны слоя. Поэтому образование наледи весной идет более интенсивно.
Собственное тепловыделение кровли. Тепловыделение имеет место на любой кровле. В минимальной степени оно наблюдается на кровлях с проветриваемым чердаком (холодные кровли). Однако распространившееся в последнее время использование чердачного пространства для проживания (мансарды), или для оборудования технического этажа (где устанавливается большое количество мощного оборудования для отопления, вентиляции и кондиционирования) резко меняет требования к традиционной конструкции кровли, что далеко не всегда учитывается проектировщиками и архитекторами. Недостаточно эффективная теплоизоляция и отсутствие продухов приводят к тому, что под поверхностью лежащего на кровле снега (представляющего собой неплохой теплоизолятор) идет постоянное медленное его плавление, причем этот процесс имеет место на всей поверхности кровли кроме самых ее краев. Такие кровли можно назвать теплыми. Для них характерно образование наледи в более широком диапазоне температур воздуха, что фактически может означать опасность сосулькообразования почти весь холодный сезон.

Работа антиобледенительных систем при температурах ниже -15–20°С, как правило, не нужна.

Во-первых, при таких температурах не идет образование наледи по первому механизму и резко уменьшается количество влаги по второму. Во-вторых, при этих условиях количество выпадающих осадков в виде снега также уменьшается. В-третьих, на плавление снега и увод влаги по достаточно длинному пути нужны более значительные электрические мощности.

При разработке и монтаже антиобледенительной системы надо иметь в виду, что проектировщик должен предусмотреть и обеспечить свободный путь воде, появившейся в результате работы системы, свободный путь вплоть до полного увода с кровли и из водостоков.

Существуют также границы установленных мощностей греющей части систем, определенные на основании практики, несоблюдение которых приводит к неработоспособности системы в указанном диапазоне температур, а значительное превышение приводит лишь к перерасходу электрической мощности без какого-либо улучшения работы системы.

На горизонтальных частях кровли суммарная удельная мощность на единицу площади поверхности обогреваемой части (лоток, желоб и т.п.) должна составлять не менее 180–250 Вт/кв.м.

Линейная мощность нагревательных кабелей в водостоках должна составлять не менее 20–30 Вт на 1 метр длины водостока и увеличиваться по мере увеличения длины водостока до 60–70 Вт/м.

Исходя из вышеизложенного, можно сделать следующие выводы:

Антиобледенительные системы в основном работают в весенне-осенний периоды, а также во время оттепелей. Работа системы в холодный период (-15–20°С) не только не нужна, но может быть вредна.
Система должна быть оснащена датчиками температуры, осадков и воды и соответствующим специализированным терморегулятором, который скорее можно назвать миниметеостанцией. Он должен управлять работой системы и допускать возможность подстройки параметров температуры с учетом конкретных особенностей климатической зоны, расположения и этажности здания.
Нагревательные кабели должны быть установлены на всем пути талой воды, начиная с горизонтальных желобов и лотков, и заканчивая выходами из водостоков, а при наличии входов в ливневую канализацию — вплоть до входа в коллектор ниже глубины промерзания.

Должны быть выполнены нормативы установленной мощности нагревательных кабелей для различных частей системы — горизонтальных лотков и желобов, и вертикальных водостоков.

Устройство антиобледенительной системы

Греющая часть, состоящая из нагревательных кабелей и аксессуаров для их крепления на кровле, и непосредственно выполняющая задачу перевода осадков в виде снега или инея в воду вплоть до полного их удаления. В состав греющей части могут входить также воронки со встроенным подогревом, элементы снегозадержания, взаимодействующие с нагревательными элементами.
Распределительная и информационная сеть, обеспечивающая питание для всех элементов греющей части и проведение информационных сигналов от датчиков до щита системы управления. В состав системы входят силовые и информационные кабели, соответствующие условиям работы на кровле, распределительные коробки и крепежные элементы.
Система управления, содержащая шкаф управления, специальные терморегуляторы, датчики температуры, осадков и воды, пускорегулирующую и защитную аппаратуру, соответствующую мощности системы и классу исполнения шкафа управления.

Основным элементом систем снеготаяния являются нагревательные кабели. Они стойки к атмосферным осадкам, солнечной радиации и имеют высокую механическую прочность оболочки. Кабели укладываются специальной дорожкой в самых уязвимых частях крыши: в ендовах (линии стыков плоскостей крыш), около узлов входа желобов в водосточные трубы, в воронках, на поверхностях кровли, а также внутри водосточных труб. Кроме этого, обогрев может понадобиться на сложных элементах кровли: внутренних углах, «воротниках» кровельных окон, а также на плоских площадках. Встречаются крыши, у которых водосток выполнен с помощью подвесных желобов. Рекомендуется провести кабели на этих участках. Как правило, достаточно проложить его в желобах и вертикальных трубах. Системы снеготаяния, помимо греющей части, включают в себя распределительную и информационную сети, которые обеспечивают питание кабелей и проведение информации от датчиков к щиту. Помимо этого, они снабжены блоком управления — терморегулятором, датчиками температуры и влажности.

Где применяется антиобледенительная система?

К типовым обогреваемым зонам системы относятся:

♦ Водосточные трубы на всю длину.

♦ Водосточные желоба и лотки.

♦ Водосточные воронки и зоны вокруг них площадью около 1 м².

♦ Узлы входа желобов в водосточные трубы.

♦ Ендовы (линии стыка плоскостей крыши), другие примыкания к плоскости кровли - мансардные окна, фонари.

♦ Водометы и водометные окна в парапетах.

♦ Карнизы крыш.

♦ Капельники.

♦ Поверхности плоских крыш и бетонных водосточных лотков.

♦ Дренажные и водосборные лотки в грунте под водосточными трубами.

Управление системами антиобледенения

Для полноценной реализации всех преимуществ и возможностей антиобледенительной системы необходимо точное регулирование температуры чёткий алгоритм управления. Антиобледенительная система в сочетании с точным терморегулятором - это наиболее эффективная и экономичная система, которую только можно представить у себя на объекте.

Алгоритм управления антиобледенительными системами должен соответствовать физическим процессам образования наледи на кровле.

Помимо самого термостата, в систему управления антиобледенением входят датчик температуры наружного воздуха и датчик осадков. Датчик осадков представляет собой элемент с двумя электродами, оснащенный подогревателем. При попадании снега на поверхность датчика, он плавится, а образовавшаяся из снега вода изменяет сопротивление между электродами, и система получает сигнал о наличии осадков.

В некоторых случаях также применяются датчики присутствия влаги для лотков или водостоков, основанные на том же принципе. Их применение позволяет определить моменты ухода воды с горизонтальных частей кровли (лотки и желоба), после чего их можно отключить. Это делает систему весьма экономичной в эксплуатации.

Требования, предъявляемые к безопасности системы антиобледенения

Рассмотрим основные требования, предъявляемые к системе, с точки зрения пожаро- и электробезопасности.

♦ В состав системы входят только нагревательные кабели, имеющие соответствующие сертификаты, в т.ч. сертификат пожаробезопасности.

♦ Греющая часть системы оснащается УЗО или дифференциальным автоматом с током утечки не более 30 мА (для требований полной электробезопасности - 10 мА).

♦ Сложные антиобледенительные системы разбиваются на отдельные части с токами утечки в каждой части, не превышающими определенное значение.

Испытание системы антиобледенения и оценка эффективности

Испытания антиобледенительных систем можно разделить на две группы: приёмо-сдаточные и периодические.

Приемо-сдаточные испытания начинаются с испытаний сопротивления изоляции нагревательных и распределительных кабелей. Проводится тестирование УЗО (или дифференциальных автоматов). Составляются соответствующие протоколы с указанием конкретных значений. Наиболее информативными являются испытания на функционирование, в ходе которых проверяется эффективность работы системы. Следует отметить, что антиобледенительные системы не являются системами мгновенного действия. Они предназначены для работы в ждущем режиме, и включаются сразу при появлении осадков. Если система была включена не в начале сезона и на кровле накопился слой снега, то ей понадобится время от 6 часов до суток для его удаления.
Затруднения имеются при сдаче системы в теплое время года. В это время проверяется надлежащее функционирование управляющей аппаратуры, имитируются сигналы с датчиков, проверяется переход системы в режим включения нагрузки, отключения лотков, а затем и отключения водостоков;
Периодические испытания для проверки технического состояния системы и подготовки ее к работе проводятся, как правило, в начале осени. Прежде всего проверяется сопротивление изоляции для выявления поврежденных участков, затем проверяется состояние аппаратуры, проводится ее пробное включение. После проверки настроек терморегуляторов производится рабочее включение системы, и она остается работать в «ждущем» режиме.

Если Вам необходимо рассчитать необходимую мощность и длину антиобледенительной системы для обогрева кровли и водостоков, рекомендуем воспользоваться нашей формой расчета обогрева крыши