МАЛОЭТАЖНОЕ И КОТТЕДЖНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО

Снегозадержание и кабельные системы обогрева крыши и водостоков
 
Рис. 1 Элементы снегозадержания (фирма "СПЕЦИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ")


При отсутствии снеговой защиты здание ни с профессиональной точки зрения, ни с точки зрения безопасности не может считаться полностью совершенным.

Если на здании не оборудован снеговой щит (решетка), то масса сползающего снега вызывает следующие последствия:
  • разрушает большинство карнизных водоотводов;
  • создает потенциально чрезвычайно опасную с точки зрения жизни людей и чре­ватую аварийностью ситуацию вблизи здания.

Снегозадержа­ние обязательно для всех домов и сооруже­ний, линия карниза которых соприкасается с общественной территорией либо иным образом могущих создать опасную ситуа­цию для общества или для проживающих, находящихся в здании людей. В первую оче­редь это здания, линия козырька которых превышает 6 м, а плоскость крыши имеет угол наклона ската в пределах 25-75o.

Снеговая защита должна рассчитываться независимо от размеров плоскости крыши, причем в случае участков, превышающих 10 м, на отдельных участках ряды снегоза­держивающих решеток необходимо удвоить. Снегозадерживающие устройства могут быть признаны совершенными в том случае, если они прочно зафиксированы анкерной связью к конструкции крыши. Однако при малых размерах снегозадержателей (с пло­щадью захвата 10-30 см2) в большинстве случаев принято крепить их непосредствен­но к черепичным пластинам. Если крыша выходит на обществен­ную территорию, то в данном случае нужно позаботиться о создании фиксированной анкерной связи и встраивании снегозащит­ной решетки с полным объемом захвата. Известно много вариантов снегозадер­живающих устройств, среди них:

1) самые простейшие - изготовленные вместе с черепицей - снегозадерживающие крюки;
2) соединяемые с черепицей анкерные элементы (более совершенный способ);
3) укрепленные на стропильной системе крюки, к которым крепится связывающая
их снегозадерживающая решетка.

В некоторых странах принято использова­ние прикрепленных к стропилам изогнутых крюков с деревянными кругляками верти­кально по направлению сползания снежной массы. Другим способом является прикреп­ление вдоль по поверхности ровной стенки. Она препятствует сползанию снежной массы, создавая эстетически привлекательную картину ровно заснеженной поверхности крыши, что имеет и положительное значение для несущих конструкций, поскольку снег не концентрируется в отдельных точках, где могут возникнуть перегрузки.

В случае наличия скрытых карнизных желобов многие пренебрегают снегозадер­живающими приспособлениями, полагая, что сползающий снег не может причинить вреда. Это отчасти верно, однако не прини­мается во внимание то, что наполнение водо­отводного канала слякотной массой приво­дит к следующим последствиям:

1) талый снег не имеет возможности стекать;
2) при ночном понижении температуры образу­ется наледь, разрывающая водоотводную систему и заставляющая воду двигаться в нежелательном направлении, что приводит к проникновению влаги в слабых местах кров­ли (главным образом в местах состыковки, надставки пластин) и со временем может разрушить важные элементы здания.

В некоторых странах снегозадерживаю­щие устройства размещают по двум сторо­нам скатных каналов и в разжелобках - в целях избежания вышеописанного явления закупоривания скрытых каналов.
Еще один момент заслуживает упоми­нания: необходимо всегда считаться с тем, что накопившийся над снежными наносами талый снег и осадочные воды могут начать течь в неожидаемом направлении.

  Системы антиобледенения на основе греющих кабелей

Рис. 2 Пример обогрева ендовы и нижней части ската (фирма "СПЕЦИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ")

  Внедрение систем антиобледенения на основе греющих кабелей при условии правильного проектирования, учитывающего особенности конструкции кровли, позволяет полностью исключить образование наледи и также обеспечить работоспособность системы организованного водостока в весенний и осенний периоды.

'Работа' систем антиобледенения при температурах ниже -18o...-20oС, 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 таяние снега и отвод влаги по достаточно длинному пути нужны большие электрические мощности.   При установке системы надо иметь в виду, что проектировщик должен обеспечить появившейся в результате 'работы' системы воде свободный путь полного стока с кровли.

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

К ним относятся:
  • удельные мощности греющих кабелей, устанавливаемых 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/м2;
  • удельная мощность греющего кабеля в водостоках - соответствовать не менее 25-30 Вт/ на метр длины водостока и увеличивается по мере удлинения водостока до 60-70 Вт/м.

Все вышесказанное позволяет сделать несколько общих выводов.
1. Системы антиобледенения в основном 'работают' лишь в весенний и осенний периоды, а также во время оттепелей. 'Работа' системы в холодный период (-15o...-20oС) не только не нужна, но может быть вредна.

2. Систему необходимо оснастить датчиком температуры и соответствующим специализированным терморегулятором, который скорее можно назвать мини метеостанцией.

Он должен управлять работой системы и допускать возможность подстройки параметров температуры с учетом конкретных особенностей климатической зоны, расположения и этажности здания. 3. Греющие 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 коллекторов ниже глубины промерзания. 4. Необходимо соблюдать нормативы установленной мощности греющих кабелей для различных частей системы - горизонтальных лотков и желобов, вертикальных водостоков.

Типовые, конструктивные решения

Основные задачи при конструировании кровельных систем антиобледенения - сделать ее эффективной, сравнительно недорогой, и применить такие способы крепления, которые не повреждали бы весьма ответственные узлы кровли и не портили бы внешний вид здания. При этом узлы крепления должны быть надежными, долговечными, и не повреждающими оболочку греющих кабелей.
Одним из основных принципов конструирования узлов крепления является применение тех же материалов, что и для кровли, либо совместимых с ними.

Следует заметить, что для мягких кровель применяются специальные методы не повреждающего крепления греющих кабелей. На получивших широкое распространение лотках снегозадержания и снегоудаления весьма целесообразна укладка греющих кабелей в бетонную (или цементно-песчаную стяжку). Это, кроме предохранения кабеля от повреждений, значительно повышает эффективность нагрева за счет использования теплоаккумулирующих свойств бетона.

Требования безопасности

Основные требования предъявляются с точки зрения пожаро- и электробезопасности. Для их удовлетворения необходимо выполнить несколько условий:
  • в состав системы должны входить только греющие кабели, имеющие соответствующие сертификаты, в т.ч. обязателен сертификат пожаробезопасности. Как правило, это негорючие кабели или кабели, не поддерживающие горение. Для использования в системах антиобледенения необходимы рекомендации производителя;
  • греющая часть системы должна быть оснащена УЗО или дифференциальным автоматом с током утечки не более 30мА (для требований электробезопасности - 10мА);
  • сложные системы антиобледенения необходимо разбивать на отдельные участки с токами утечки в каждой части, не превышающими указанные выше значения.

Греющие кабели основных производителей имеют все необходимые сертификаты и прошли многократную апробацию в составе систем антиобледенения.

Составные части и управление системами

Система антиобледенения включает в себя:
  • греющую часть, состоящую из греющих кабелей и аксессуаров для их крепления на кровле, и непосредственно выполняющую 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, некоторые элементы снегозадержания, взаимодействующие с греющими элементами.
  • распределительную сеть, обеспечивающую питание для всех элементов греющей части и проведение информационных сигналов от датчиков до щита управления. В состав системы входят силовые и информационные кабели, соответствующие условиям работы на кровле, распределительные коробки и крепежные элементы.
  • систему управления, содержащую шкаф управления, специальные терморегуляторы, датчики температуры, осадков и воды, пускорегулирующую и защитную аппаратуру, соответствующую мощности системы и классу исполнения шкафа управления.

Основные требования к греющим кабелям:
  • кабели греющей части и распределительной сети размещены на кровле, что накладывает на них целый ряд специальных требований - стойкость к атмосферным осадкам, солнечной радиации, расширенный диапазон рабочих температур (от -40oС до +90oС), достаточно высокая механическая прочность, высокая прочность оболочки;
  • эти элементы являются токопроводящими, причем, как правило, системы питаются от сетевого напряжения в 220 или 380В. Поэтому весьма важно при проектировании всей системы следовать требованиям ПУЭ, в том числе по сопротивлению изоляции всех ветвей, включающих греющие распределительные кабели;
  • греющие кабели, применяемые на кровле, в обязательном порядке должны иметь двухслойную изоляцию, металлический экран в виде оплетки или обмотки фольгой или лентами, оболочку, стойкую к солнечной радиации и атмосферным осадкам, и обладающую достаточной механической прочностью. Те же требования предъявляются к оболочке кабелей распределительной сети.

Лишь учет этого позволяет создавать совершенно безопасные и весьма эффективные системы антиобледенения.
Характерные для кровельных систем антиобледенения мощности легко рассчитываются, если исходить из того, что фактически потребляемая мощность греющего кабеля составляет от 25 до 60 Вт/м. Как правило, кабели устанавливаются по периметру кровли (возможно, в несколько ниток, или змейкой), и по всей длине водостоков. Поэтому диапазон мощностей составляет от 4 до 40 кВт. Область значений выше 25 кВт, как правило, относится к специальным системам, проектируемым в индивидуальном порядке, и решающим ряд специфических задач, например, постоянный увод снеговых масс для облегчения нагрузки на строительные конструкции, или обеспечение светопрозрачности кровли.

Управление системами

Алгоритм управления системами антиобледенения независимо от применяемой аппаратуры должен соответствовать физическим процессам образования наледи на кровле. Поэтому выбор аппаратуры того или иного производителя определяется, прежде всего, ее соответствием физическим процессам, возможностью настройки на особенности конкретного здания и климатической зоны, надежностью и ценой. Обобщенный пример системы антиобледенения для небольшого дома показан на рис.

Как правило, в комплект к так называемому "крышному" термостату прилагаются датчик температуры наружного воздуха и датчик осадков (parking sensor). Датчик осадков представляет собой плоский элемент с двумя электродами, оснащенный подогревателем весьма малой (5-10 Вт) мощности (часто запитываемым напряжением 12В). При наличии влаги между электродами состояние датчика изменяется, и система получает сигнал о наличии осадков. Некоторые фирмы выпускают два датчика в одном корпусе, причем, подогревом оснащен только один. Такой элемент в состоянии дифференцировать тип осадков, в том числе регистрировать изморозь и иней. Все производители выпускают датчики в защищенном от влаги исполнении, как правило, с соответствующими крепежными узлами.

В некоторых случаях находят применение датчики присутствия влаги для лотков или водостоков, основанные на том же принципе. Их применение позволяет контролировать момент ухода воды с горизонтальных частей кровли (лотки и желоба), после чего их можно отключать. Это несколько повышает стоимость системы, но делает ее весьма экономной в эксплуатации.