Система обогрева кровли и водостоков: принцип действия, расчеты и монтаж своими руками

Обогрев крыши и водостоков: как это работает

Кровля и водостоки находятся в безопасности и могут нормально выполнять свои функции ровно до того момента, пока температура воздуха не достигнет отрицательных значений. После этого начинается процесс кристаллизации воды, который сопровождается негативными явлениями:

• на поверхности желобов и труб образуется наледь, которая снижает их пропускную способность и препятствует отводу осадочных и талых вод с крыши;
• переход жидкости в твёрдое состояние сопровождается увеличением объёма, что чревато повреждением кровли и водоотводящей магистрали;
• ухудшение эффективности водостоков и, как следствие, накопление воды на крыше, является причиной протечек во время активного таяния снега;
• образование пробок в трубах приводит к тому, что вода начинает стекать по стенам и фундаменту, ухудшая внешний вид строения и способствуя его разрушению.

Чтобы система отвода осадков успешно работала даже в самый сильный мороз, в наиболее ответственных местах монтируют электрические нагреватели. Они предупреждают скопление снега и появление ледяной корки, способствуя снижению механической нагрузки на крышу и не допуская заторов на пути талой воды.

Основной функцией системы антиобледенения является предотвращение накопления снега и льда на потенциально опасных участках крыши

Чаще всего греющими кабелями оборудуют следующие элементы водостоков:

• снегозадержатели;
• сборные лотки и воронки;
• желоба;
• вертикальные трубы.

Кроме того, электрическим обогревом оснащают зоны сбора стоков у ливнёвок, а также лотки и другие элементы дренажной системы.

Устройство системы антиобледенения

Принцип обогрева крыш и водостоков во многом сходен с функционированием тёплых полов. Главным элементом электрической системы антиобледенения является нагревательный контур, который включает одну или несколько секций греющего кабеля, а также крепёжные и изолирующие элементы для его монтажа. Работоспособность электронагревателей обеспечивают силовые и сигнальные кабели, а также разнообразные переключающие и коммутирующие устройства. Для управления нагревом используется терморегулятор, датчики температуры и влажности, реле времени и аппаратура защиты (безопасности). Включение системы антиобледенения может выполняться в простом или интеллектуальном режиме, который предусматривает синхронизацию с метеостанцией.

Работа системы обогрева крыш и водостоков в автоматическом режиме возможна благодаря блоку управления (термостат или метеостанция) и датчикам, которые отслеживают состояние окружающей среды

Принцип действия

Работа обогревающего контура отличается простотой и надёжностью. Включение нагревателей происходит по сигналам с датчиков температуры и влажности, которые устанавливают в затенённых местах и верхних точках водостоков. При падении температуры воздуха ниже установленного значения, термодатчик даст команду на включение нагревателей. Однако подача напряжения к кабелю произойдёт только в случае определённого состояния датчика влажности. Обогрев включится лишь при низких значениях влажности, свидетельствующих о замерзании жидкости. Подача питания прекратится тогда, когда сигнальный сенсор окажется в воде. Подобный алгоритм предотвращает работу системы вхолостую и способствует её экономичности.

Работоспособность систем «антилёд» обеспечивает греющий кабель .который укладывают по краю крыши, в водостоках и других местах возможного скопления снега и льда

Причины образования наледи

Не только погодные условия могут быть причиной образования наледи на кровле. Хотя перепады температуры в зимнее время могут более 70 раз пересекать отметку ниже и выше нуля. Еще одна причина заключается в том, как была утеплена кровля, а другая заключается в конфигурации самой крыши.

Утепление кровли

В современном строительстве уделяется особое внимание утеплению кровли, но так было не всегда. В процессе жизнедеятельности человек выделяет значительное количество пара

Кроме этого, использование нагревательных приборов и горячей воды также приводит к такому эффекту. Теплый пар устремляется вверх. Если потолок имеет недостаточное утепление, тогда теплый воздух попадает к кровельному настилу. С одной стороны, это приводит к тому, что влага скапливается на чердаке. Если кровельный настил имеет утеплитель, то влага обязательно попадет в него. При обильной влажности начинает развиваться плесень и грибок. Со временем они разрушат стропильную систему. Ее восстановление обойдется довольно дорого.

С другой стороны, скопление теплого пара на чердаке приводит к подогреву слоя снега, который может лежать сверху. Он начинает подтаивать и практически сразу же замерзает на морозе. Если проблема кровли кроется именно в недостаточном утеплении, тогда есть смысл организовать качественную систему вентиляции или уложить еще один слой утеплителя на потолок

Важно сохранять температуру в подкровельном пространстве такой же, что и над кровлей. Но это не всегда действует и проблемы остаются

Особенно если в строении есть мансарда и для кровли просто необходимо утепление.

Конфигурация кровли также может создавать определенные проблемы. Если на кровле есть ендовы или изломы, то велика вероятность, что в них будет скапливаться снег, который при таянии образует наледь. Этот нюанс стоит учитывать при проектировании дома

В местностях, которые известны своими снегопадами важно правильно выбирать проект кровли

Обогрев водостоков греющим кабелем

Водосточная система кровли состоит из водосборных лотков, водосточных труб и ливневой канализации и может быть самостоятельным объектом обогрева (без края кровли). Это возможно в случае, когда конфигурация кровли позволяет избежать значительного скопления снежных масс и льда (достаточно крутой скат, хорошая теплоизоляция и т.д.).

Система антиобледенения препятствует засорам водостоков льдом, образованным в результате подтаивания снега на скатах кровли и в водосборных лотках, продлевая срок службы объекта.

Кроме того для антиоблединительных систем используется только кабель с защитной оплеткой (экраном), чтобы исключить механические повреждения.

1. Греющий кабель
2. Крепления
3. Система управления
4. Система питания

При проектировании обогрева водосточной системы кровли учитывается общая длина водосборных лотков/желобов, водосточных труб и количество других элементов (воронок, капельников, водометов). Исходя из этого определяется общая мощность и подбирается система управления обогревом.

Состав системы обогрева водостоков

Саморегулирующийся кабель

Резистивный или саморегулирующийся. Резистивный кабель дешевле, он продается готовыми секциями определенной общей мощности, которая напрямую зависит от его длины. Саморегулирующийся греющий кабель нарезается секциями любой длины, не боится перегрева и может использоваться даже без терморегулятора (если подключено не более 1 линии обогрева).

Крепления для греющего кабеля

Для монтажа системы обогрева в лотках и водостоках используется перфорированная монтажная лента, зажимы (в зависимости от количества ниток кабеля), трос или цепь для прокладки кабеля в водосточной трубе, а также саморезы.

Система управления обогрева

Система представлена чаще всего шкафом управления, выполняющего защитную функцию. Применение шкафа управления позволяет системе работать в автоматическом режиме при помощи датчиков температуры и терморегуляторов. В системах мощностью менее 1,5 кВт может быть применен только терморегулятор с датчиками температуры и влажности, но для большей надежности систему оснащают автоматами дифференциальной защиты.

Система питания

Сечение питающего провода определяется мощностью системы в момент старта (стартовым током).

Режим работы системы обогрева водостока

Задача системы обогрева водостока – препятствие замерзанию воды и скоплению льда в водосборных лотках и водосточных трубах. Режим работы настраивается таким образом, чтобы снег стаивал по мере выпадения. Схематично это можно изобразить так:

Система управления настраивается таким образом, чтобы обеспечивать работу греющего кабеля в диапазоне -15°С…+5°С. В этом диапазоне температур наиболее вероятно выпадение осадков и стаивание происходит эффективнее .

• При температуре меньше -15°С работа системы не целесообразна, так как во первых – в мороз снегопады маловероятны, а во вторых при низких температурах мощность кабеля будет недостаточной для отведения талой воды. В этом случае подтаеный снег будет заледеневать, закупоривая водосточные трубы.
• В диапазоне -15°С…+5°С система включается и происходит стаивание снега. Датчики температуры устанавливаются на северной стороне здания.
• При температуре выше +5°С система отключается.

Выбор мощности саморегулирующегося греющего кабеля для водостока

В южных регионах возможно использование греющего кабеля 24 Вт/м , так как при отсутствии суровых морозов этой мощности достаточно для прогрева системы и успешного стаивания снега в водостоках.

Расчет длины греющего кабеля для водостоков

При расчетах учитывается длина всех обогреваемых водосточных труб и водосборных лотков, а также наличие дополнительных элементов (воронок, капельников, водометов и так далее). Исходя из принципов приведенных выше расчитывается общая длина кабеля, необходимого для системы обогрева.

общая длина пластиковых желобов диаметром 150мм – 54м, общая длина 4 пластиковых водосточных труб высотой 6м диаметром 150 – 36м. Укладываем кабель в водосборных лотках в 2 нитки, и в 1 нитку в водосточных трубах- получаем 108м+36м=144м греющего кабеля мощностью 30Вт/м.

Кроме того закладываем дополнительную длину для усиления нижней части водосточной трубы, прибавляя на каждый водосток по 1-1,5м греющего кабеля.

При расчетах системы необходимо учитывать максимальную длину секции греющего кабеля.

Для греющего кабеля 30 Вт/м с экраном – максимальная длина секции – 75м. Для греющего кабеля 40 Вт/м с экраном – максимальная длина секции – 55м.

Исходя из максимальной длины рассчитывается количество отрезков кабеля, и далее подбираются комплектующие (соединительные коробки, комплекты для муфтирования, крепления и элементы управления).

Обогрев кровель и крыш в жилых домах

Чтобы организовать надежную защиту от ледяных глыб или снежных масс, можно использовать комплект FreezStop Roof.. Он предназначен для качественного обогрева кровельных водостоков: труб, лотков, небольших ендов, конструкций для наземного дренажа. Комплект оборудования способствует образованию канала для стока талой воды, предотвращает закупорку трубопровода, удаляет образовавшуюся наледь.

Элементы системы монтируют в пластиковых или стальных водостоках, на крышах из оцинкованного металла, металлочерепицы, металлопрофиля или мягкой черепицы с битумной основой. Если кровля выполнена из цинк-титана или меди, для обогрева наружного водостока используют детали крепежа из тех же материалов.

Комплект для обогрева водосточной системы

В состав комплектов марки FreezStop Roof. включают:

• саморегулирующийся кабель FreezStop,
• набор КТУ для создания герметичных нагревательных секций,
• перфорированную полосу,
• инструкцию по монтажу и применению,
• упаковочную коробку.

Конструкция кабеля для обогрева водосточной трубы

Саморегулирующийся кабель FreezStop изготавливают из двух параллельных медных проводников. Расположенный между ними промежуток заполняют матрицей (полупроводящим составом). Она изменяет свое сопротивление при повышении или понижении температуры объекта.

Система обогрева водостоков желобов саморегулирующимся кабелем обладает следующими характеристиками:

• напряжение питания – 220–240 В,
• максимальная рабочая температура – до +65 °C,
• минимальная температура укладки – до –30 °C,
• линейная мощность – 25 Вт/м,
• диапазон рабочих температур – от –50 °C до +50 °C,
• устойчивость к горению,
• черный цвет внешней оболочки.

Для повышения электробезопасности и защиты полупроводящей матрицы предусмотрена изоляция из термопластичного эластомера (ТПЭ). Поверх него укладывают оплетку из луженой меди и оболочку из ТПЭ. Оболочка имеет следующие свойства:

• устойчивость к ультрафиолетовому излучению, атмосферным осадкам;
• высокую механическую прочность;
• стойкость к перепадам температур.

Эти качества обеспечивает стабильность рабочих параметров, надежность системы в течение всего срока службы – он составляет свыше 25 лет.

Принцип саморегулирования

Нагрев происходит при прохождении тока через полупроводящую матрицу от одной жилы к другой. Изменение сопротивления матрицы зависит от температуры поверхности, на которой монтируют кабельную систему обогрева крыши. На линейную мощность проводки влияет изменение температурных показателей: при их повышении сопротивление матрицы увеличивается, а мощность уменьшается, и наоборот. Производитель рекомендует использовать кабель совместно с терморегуляторами.

Для начала работы саморегулирующегося оборудования необходимо подключить его к электросети при наступлении первых заморозков и понижении температуры до +5 °С. Антиобледенительная система функционирует в автоматическом режиме: напряжение подается на секции только в те периоды, когда наиболее вероятно образование льда. Если температура окружающей среды находится вне установленного на регуляторе диапазона, электроснабжение прекращается.

Выделяют несколько основных принципов работы.

• Если температура воздуха соответствует выставленному диапазону, но в лотках нет снега или воды, кабель снижает свою мощность.
• Когда выпадают осадки, кабель повышает мощность, чтобы эффективно растапливать снежные массы или наледь.
• При позднем включении системы, если лотки уже заполнились снегом или льдом, эффективность работы оборудования снижается.

Для автоматического управления и снижения потребления электроэнергии используют разные приборы, совместимые с комплектом
FreezStop Roof.

• Терморегулятор TP 140 – встраиваемый в стену регулятор рабочей температуры.
• Электронный терморегулятор РТ-330 – устройство для управления нагревом, устанавливаемое в шкафу с креплением на DIN-рейку.
• Повторитель-реле «Roomstat» 190 – прибор для подключения дополнительной нагрузки. Его заказывают дополнительно к комплекту при суммарной мощности системы свыше 3,5 кВт.

Расчёт мощности системы обогрева кровли

Прежде чем приступить к непосредственному монтажу системы обогрева крыши, любой профессиональный специалист проведет целый комплекс необходимых расчетов для определения ее мощности. При проведении оценки общей мощности системы электрического обогрева кровли будет немаловажен следующий факт. Активный режим функционирования устройства составляет около 10-30% холодного периода, длящегося с 15 ноября по 15 марта.

Итак, от чего же зависит мощность системы электрического обогрева кровли?

• от длины водостоков, желобов, размера ендов и т.п., то есть площади обрабатываемой поверхности,
• от типа крыши (теплая, холодная),
• от материала, из которого сделана сама крыша и ее составляющие,
• от конструктивных особенностей самого здания и крыши в частности,
• от места расположения здания,
• от наличия дополнительных элементов, вроде дымовых и вентиляционных шахт, мансардных окон и т.д.

Как рассчитать мощность системы обогрева кровли?

Необходимо произвести следующие действия:

• измерить общую длину всех водостоков и желобов и умножить получившееся значение на 2, в результате должна получиться длина кабеля, который будет использоваться для обогрева горизонтальных и вертикальных участков системы водостока. При этом обязательно следует учитывать ширину конструкций, так, например, для вертикального водостока шириной 80мм будет достаточно одной ветки кабеля, соответственно умножать на 2 данное значение не нужно,
• для получения значения мощности в Ваттах, потребляемой системой в активном режиме функционирования, нужно умножить получившуюся цифру на 25 (средняя мощность кабеля).

Какой должна быть мощность используемого кабеля и от чего она зависит?

Очевидно, что нагревающий кабель, используемый в системе обогрева крыши, должен иметь мощность, достаточную для того, чтобы справиться с обледенением и снегом. При его выборе, прежде всего, учитываются нормативные показатели. Так, для резистивных кабелей нормативная мощность составляет порядка 20 Вт на погонный метр, для саморегулирующихся – 15-30 Вт.

Кроме того, мощность кабеля находится в прямой зависимости от материала, из которого изготовлены желоба и водостоки. Для пластика будет достаточно кабеля мощностью 20 Вт, для металла – 25 Вт, для дерева – 18 Вт на погонный метр.

Также мощность кабеля рассчитывается в зависимости от типа крыши. Для кровли с теплоизоляцией подойдет кабель мощность 25-30 Вт, без нее – минимум 40-50 Вт на погонный метр, а, возможно, и больше.

Что касается обогрева самой кровли в определенных зонах, то здесь потребуется 250-350 Вт на квадратный метр площади, а для «теплых» крыш необходимо порядка 400 Вт/м2

При этом очень важно заранее выявить те участки, которые потребуют дополнительного нагрева или наоборот смогут обойтись без него

Произвести точный расчет мощности системы электрообогрева крыши, а также составить грамотный план ее размещения, установить и настроить все ее элементы могут наши специалисты. Обращайтесь!

Использование информации Ниже описаны некоторые способы использования личной информации пользователя:

• для внутреннего отчета
• для предоставления информации и услуг, которые запрашивает пользователь
• для ответа на запросы пользователя
• для улучшения качества продуктов сайта
• для улучшения качества предоставления услуг
• для формирования статистических данных

Администрация не продает личные данные пользователя и не передает их третьим лицам без согласия на то пользователя. Далее, описаны некоторые случаи передачи личной информации пользователя: – в случаях, если это требуется органам спецслужб или если это требует законодательство

Собираемая информация Администрация сайта может собирать следующую информацию о пользователях сайта:

• Имя
• Адрес электронной почты
• Номер телефона

Дети любых возрастов могут беспрепятственно пользоваться данным сайтом.

Принцип работы системы обогрева крыши

В нашей стране зимы порой бывают лютые и образование наледи не редкость. Снег скапливается на крыше, и когда температура повышается, то он начинает таять, а ночью опять замерзает из-за чего появляются опасные сосульки на кровле. И все это приводит к ее разрушению.

Есть только один выход из этой ситуации, это просто обеспечить беспрепятственное стекание воды в канализацию. Есть специальные устройства которые позволяют таять льду на крыше.

Но только одной этой системы мало, потому что талая вода будет уходить в желоба и трубы и после чего замерзать. Тогда есть риск, что образовавшийся тяжелый лед сорвет крепления которые держат трубы, и все это потом упадет вниз.

Главный принцип данной системы, это осуществление обогрева в местах:

• на выступах кровли;
• в сточных желобах;
• во всех элементах водосточных труб;
• на всех соединениях крыши.

Обледенение кровли

Каждый домовладелец рано или поздно сталкивается с проблемой образования на кровле сосулек и наледи. В зимнее время это явление способно доставить немало хлопот и существенного материального ущерба.

Речь идет не только об очевидной угрозе падающих сосулек, но и о скрытом от глаз вреде — разрушении кровельных узлов и покрытия кровельного материала. Застывший лед своей массой способен деформировать карниз крыши и повредить водосточную систему.

Владельцы домов часто задаются вопросом — почему наледь образуется не только в момент весенней оттепели, а в течении всей зимы? К этому приводит ряд причин:

1. Теплопотери дома через кровлю. Недостаточное, или же неправильно сделанное утепление кровли позволяет теплу уходить наружу через крышу. Кровельный материал нагревается, снег тает и превращается в наледь. При этом растаявший снег быстрее всего остывает на холодном карнизе, образуя сосульки.
2. Слишком сложная геометрия кровли. Многогранная кровля с многочисленными ендовами, углами, куполами и перепадами способна задерживать на себе очень большую массу снега, нижний слой которого будет неизбежно подтаивать, образуя наледь.
3. Неустойчивая погода. Краткие периоды оттепели и заморозков — самая частая причина обледенения кровли. В некоторых регионах такие периоды длятся всю зиму. Теплым днем кровля оттаивает, образуя целые ручьи, а ночью вся эта масса схватывается льдом.

Снег тоже способен доставить неприятности домовладельцу — большой объем снежных масс перегружает перекрытия кровли и может привести к перекосу всей конструкции, а лавинообразный сход снега с крыши — частая причина разрушения близлежащих построек, повреждения автомобилей и травм пешеходов.

Точка росы и замерзания влаги

Простая схема подключения обогрева кровли

Самая простая схема состоит из одиночного терморегулятора на одну зону.

Ее используют при обогреве малых площадей.

Грубо говоря, подключили один термодатчик и выкрутили ручку регулятора (РТ 330 или другого) на нужную температуру, например, ноль градусов цельсия.

Получается, что при возникновении этой температуры, система антиобледенения будет самостоятельно запускаться и топить лед.

Схема простая, но имеет свои недостатки. Данная система не будет понимать, идет за окном снег или нет.

А значит очень часто будет бесполезно греть вашу крышу, сжигая лишние киловатты в никуда. Такой способ хоть и дешевый, но не очень экономный.

Поэтому давайте рассмотрим более рациональный вариант, с применением полноценной программируемой метеостанции и комбинацией всех датчиков.

Монтаж греющего кабеля

Расположение кабеля

Монтаж кабелей, осуществляющих электрообогрев кровли, выполняется по всему маршруту прохождения талой воды.

Установку кабеля начинают с горизонтальных лотков и желобов, а заканчивают выходами водосточной системы, а также коллекторами на глубине ниже уровня промерзания воды, если в здании оборудована ливневая канализация.

Выполняя электроподогрев кровли, следует соблюдать различные нормативы, регламентирующие как мощность самих кабелей, так и мощность различных элементов системы подогрева.

Нарушения таких требований приводят к снижению эффективности работы системы для заданного температурного диапазона, а существенное их превышение вызывает также избыточное расходование электрической мощности, не сопровождаемое повышением эффективности работы.

К таким нормативам относятся следующие:

• Удельные мощности кабелей для обогрева, монтаж которых производится на горизонтальных элементах кровли. Удельная суммарная мощность для единицы площади поверхности обогреваемого элемента, такого как желоба, лотки и т.д., должна составлять как минимум 180-250 Вт/м2;
• Удельная мощность кабеля, расположенного в водостоках, составляет как минимум 25-30 ватт на один метр его длины, при повышении длины водостока значение мощности может возрасти до 60-70 Вт/м.

Узлы крепления следует делать долговечными и надежными, не вызывающими повреждения оболочки кабелей, выполняющих подогрев кровли.

При оборудовании обогрева мягких кровель используются специальные способы крепления, не вызывающие повреждения кабеля.

Кроме того, укладка греющего кабеля в довольно популярные лотки снегоудаления и снегозадержания может выполняться при помощи цементно-песчаной или бетонной стяжки, что не только предотвратит повреждение кабеля, но и позволит существенно повысить эффективность нагревания благодаря способности бетона аккумулировать тепло.

К электро- и пожаробезопасности при укладке обогревающего кабеля предъявляются отдельные требования, включающие в себя следующие условия:

• Кабели для обогрева, входящие в состав нагревательной системы, должны иметь соответствующие сертификаты, включая сертификат пожарной безопасности, которым чаще всего снабжаются кабели, не подверженные горению. Кроме того, для использования кабелей в антиобледенительных системах, следует иметь рекомендации от производителя;
• Часть системы, выполняющая нагревания, должна оснащаться либо УЗО, либо дифференциальным автоматом, ток утечки которого не превышает 30 мА, а для требований электробезопасности – не превышает 10 мА;
• Сложные антиобледенительные системы должны быть разбиты на отдельные зоны, токи утечки в каждой из которых должны соответствовать указанным выше требованиям.

Основные производители снабжают свои кабели для обогрева всеми требующимися сертификатами, подтверждающими их неоднократную апробацию при использовании в системах антиобледенения.

Существует два типа испытаний систем обледенения:

1. Приемо-сдаточные, которые обычно начинаются с испытания сопротивлений изоляции распределительных и греющих кабелей, после чего тестируются УЗО или дифференцированные автоматы и составляются протоколы, в которых указываются значения, полученные в результате тестов. Наиболее полную информацию можно почерпнуть из протоколов испытаний на функционирования, при которых производится тестирование эффективности работы системы.
2. Периодические испытания проводят обычно в сентябре, чтобы проверить техническое состояние системы и степень ее готовности к работе. Сначала выполняют проверку сопротивления изоляции и поиск поврежденных элементов, после чего тестируют состояние оборудования и производят его тестовый запуск. Далее проверяют настройки терморегуляторов и выполняют рабочий запуск системы, оставляя ее работать в режиме ожидания.