Обогрев кровли: что такое кабельная система антиобледенения и как ее устанавливать

Средства для обогрева водостока и кровельного свеса

Для предотвращения образования наледей в настоящее время используются различные системы обогрева водостоков и кровли, но в основе практически каждой из них лежит применение специального греющего кабеля и средств автоматики.

Рассмотрим подробнее, какие виды греющего кабеля и регулирующего оборудования существуют, какие из них будут предпочтительнее для выбора.

Какой греющий кабель выбрать

Существует два основных типа греющих кабелей для кровли и водостоков:

Резистивный кабель. На практике представляет собой обычный кабель, состоящий из металлической жилы и изоляции. Резистивный кабель обладает постоянным сопротивлением, постоянной температурой нагрева при эксплуатации и неизменной мощностью. Нагрев кабеля происходит от подключенной к электричеству замкнутой цепи. 

Конструкция (схема) резистивного греющего кабеля

Саморегулирующийся кабель для обогрева водостоков и кровельных свесов более технологичен. Он состоит из греющего саморегулирующегося элемента (матрицы), реагирующего на температуру окружающей среды (водосточной трубы) и меняющего в зависимости от этого свое сопротивление и, соответственно, степень нагрева, а также изоляционной оболочки, оплетки и наружной оболочки.

Каждый из видов греющих кабелей способен обеспечить одинаково эффективный обогрев крыши и водостоков. Однако каждый из них обладает свойственными только ему преимуществами. Так, главным достоинством резистивного кабеля является его намного более низкая цена в сравнении с саморегулирующимся. При этом второй вид более эффективен в плане потребления электроэнергии и неприхотлив к условиям прокладки.

При повышении температуры на улице в матрице кабеля понижается количество проводящих ток путей, благодаря чему мощность и количество потребляемой электроэнергии падает. Температура саморегулирующего кабеля также снижается. Все это позволяет избежать необходимости в использовании датчика температуры, автоматически регулирующего работу кабеля.

Совет от профессионала: Наиболее эффективной по соотношению стоимости и качества принято считать комбинированную систему греющих кабелей. Обычно в кровельной части системы используют недорогие резистивные кабеля, тогда как обогрев водостоков и желобов обеспечивается саморегулирующимися кабелями.

Конструкция (схема) саморегулирующегося греющего кабеля Devi

Что касается расчета энергопотребления и выбора мощности греющих кабелей, то здесь нормой для изделий резистивного типа является кабель мощностью в пределах 18-22 Вт на погонный метр, для саморегулирующихся – 15-30 Вт на метр. Однако следует учесть, что в случае наличия водосточной системы из полимерных материалов мощность кабеля не должна превышать 17 Вт на метр погонный, иначе есть риск повреждения водостока вследствие чрезмерно высокой температуры нагрева.

Состав системы обогрева водостока и кровли

Помимо, собственно, греющих кабелей, системы обогрева также состоят из следующих основных компонентов:

• Крепежных элементов.
• Щита управления, обычно состоящего из:

1. входного трехфазного защитного автомата;
2. устройства защитного отключения, как правило, 30мА чувствительностью;
3. четырехполюсного контактора;
4. однополюсных автоматов защиты на каждую фазу;
5. автомата защиты цепи управления термостата;
6. сигнальной лампы.

Компонентов распределительной сети:

1. силовых кабелей, служащих для питания греющих кабелей;
2. сигнальных кабелей, соединяющих датчики термостатов с блоком управления;
3. монтажных коробок;
4. муфт, обеспечивающих герметичность соединений и законцовок всех типов кабелей.

Схема подключения греющего кабеля

Терморегулятора. Регулировка работы кабельной системы обогрева может осуществляться при помощи устройств двух типов:

1. Собственно, терморегулятора. Данный прибор призван включать в работу систему обогрева в заданном диапазоне температур. Обычно рабочий диапазон устанавливается в пределах -8..+3 градуса.
2. Метеостанции. Помимо определенного диапазона температур, метеостанция способна осуществлять контроль наличия осадков и их таяния на крыше. В состав станции входит не только температурный сенсор, но и датчик влажности, а некоторые метеостанции оснащены одновременно и сенсором осадков, и сенсором таяния (влажности).

При использовании в кабельной системе обычного терморегулятора, пользователю потребуется самостоятельно включать систему в работу при наличии осадков и выключать при их отсутствии. Метеостанция же позволяет полностью автоматизировать процесс работы системы и даже запрограммировать задержки ее отключения по времени. В прочем, по стоимости обычные терморегуляторы существенно более выгодны.

Технология обустройства системы обогрева

Предлагаем изучить подробную инструкцию по монтажу системы обогрева кровли и водостоков своими руками. Процесс устройства греющей системы для водостоков включает ряд стандартных шагов:

Для начала намечаем места, где будет проложен кабель

Важно учесть все повороты и их сложность. Если угол поворота слишком крутой, рекомендуется нарезать кабель на детали необходимой длины и соединить их потом с помощью муфт. При разметке внимательно осматриваем основание

Здесь не должно быть острых выступов или углов, иначе целостность кабеля окажется под угрозой

При разметке внимательно осматриваем основание. Здесь не должно быть острых выступов или углов, иначе целостность кабеля окажется под угрозой.

Внутри водосточных желобов кабель фиксируется специальной монтажной лентой. Она закрепляется поперек провода. Ленту желательно выбирать максимально прочную.

Резистивный кабель закрепляется лентой через каждые 0,25 м, саморегулирующийся – через 0,5 м. Каждая полоска ленты дополнительно фиксируется заклепками. Места их установки обрабатываются герметиком.

Для монтажа кабеля используют специальную монтажную ленту. Никакие другие крепежи использовать не рекомендуется. Для фиксации ленты применяют заклепки, герметик или монтажную пену

Внутри водостоков для закрепления кабеля используется та же лента для монтажа или термоусадочная трубка. Для деталей, длина которых превышает 6 м, дополнительно используется металлический трос. К нему прикрепляется кабель, чтобы снять с последнего несущую нагрузку.

Внутри воронок греющий кабель крепится на ленту и заклепки. На кровле – на монтажную ленту, приклеенную на герметик, или на монтажную пену.

Важное замечание от специалистов. Может показаться, что сцепление материала кровли с герметиком или пеной недостаточно для надежного соединения. Однако выполнять на кровельном материале отверстия под заклепки категорически нельзя

Со временем это неизбежно приведет к появлению течей, и кровля придет в негодность

Однако выполнять на кровельном материале отверстия под заклепки категорически нельзя. Со временем это неизбежно приведет к появлению течей, и кровля придет в негодность.

Выбираем место под распределительные коробки и устанавливаем их. Затем прозваниваем и точно замеряем сопротивление изоляции всех получившихся секций. Ставим на место датчики термостата, кладем силовой и сигнальный провода. Каждый датчик представляет собой небольшое устройство с проводом, длину последнего можно регулировать. Детекторы ставятся в строго определенных местах.

На некоторых участках системы требуется усиление обогрева. Здесь монтируется большее количество кабеля. К числу таких участков относится воронка водостока, где может накапливаться лед

Например, для датчика снега выбирается место на крыше дома, детектор воды – в нижней точке желоба. Все работы проводим по инструкции производителя. Соединяем детекторы с контроллером. Если здание большое, датчики можно объединить в группы, которые впоследствии поочередно подключаются к общему контроллеру.

Далее готовим место, где будет установлена система автоматического управления. Чаще всего это распределительный щиток, находящийся внутри здания. Здесь устанавливается контроллер и защитная группа.

В зависимости от типа контроллера нюансы его установки могут несколько различаться. Однако в любом случае он будет иметь клеммы для подключения детекторов, нагревательных кабелей и для подачи электропитания.

На снимке видно, что кабель закреплен в “подвешенном” состоянии. Со временем нарушение монтажа неизбежно приведет к его обрыву и поломке системы обогрева

Устанавливаем защитную группу, после чего замеряем сопротивление ранее смонтированных кабелей. Теперь нужно протестировать автоматическое защитное отключение, чтобы выяснить, насколько хорошо оно справляется со своими функциями.

Если все в порядке, программируем термостат и запускаем систему в работу.

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

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

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

Недостатки и преимущества систем обогрева

Система подогрева различных элементов кровли показала своё преимущество по отношению к любым другим схемам защиты крыш. В экстремальных зимних условиях, низких температурах и парниковом эффекте городов при правильной эксплуатации ей трудно найти замену. Она позволяет при относительно невысоких ценах на монтаж и эксплуатацию:

• значительно увеличивать срок эксплуатации кровли без дополнительного ремонта;
• избегать снежных обвалов и падения сосулек.

К сожалению, как и любое техническое решение, требует определённой квалификации при её эксплуатации:

• необходимо регулярно кровлю и все элементы ливневых стоков очищать от грязи, особенно это касается осеннего листопада;
• регулярная профилактика всех элементов электроподогрева;
• соблюдения мер электробезопасности.

Формат статьи не позволяет описать все преимущества и недостатки обогревающей системы. Тем более не ставится целью дать технические решения по монтажу. При желании установить систему подогрева кровли следует использовать специализированную техническую литературу или обращаться в проектные организации

При выборе используемого кабеля, прокладке контуров и особенно использовании метеостанции важно все правильно рассчитать. Только в этом случае система будет эффективно работать

Система антиобледенения «на страже» – крыша в порядке!

Система антиобледенения кровли и водостоков – комплекс элементов, предотвращающих образования наста, льда и снежных завалов на крыше в любую погоду. В систему входят нагревательные устройства для водостока и карниза крыши, терморегулирующая подсистема, распределяющая ток коробка и набор закрепляющих деталей:

Главным элементом системы является нагревательный кабель. Его структура сходна с обычным электропроводящим проводом, с принципиальным отличием – жила кабеля (или одна из жил) преобразует электроэнергию в тепло. Теплый провод не позволяет снегу и льду накапливаться на карнизах и в водосточных системах. Таким образом, ваша крыша получает гарантированную защиту от сосулек, корки льда, снега и соответствующих разрушительных последствий, а вы и все домочадцы — возможность безопасно ходить около крыши вашего дома.

Какой греющий кабель выбрать?

Чтобы антиобледенительная система кровли работала эффективно и максимально долго, специалисты советуют обращать внимание при ее покупке на такие моменты:

• Надежные показатели влагостойкости и УФ-стойкости главного кабеля;
• Целостность и герметичность внешнего слоя кабеля и электро-короба;
• Термостойкость всех материалов, из которых изготовлены элементы системы;
• Механическая устойчивость кабеля и креплений.

Приобрести кабели можно в готовых секциях, либо бухтах. Готовые секции – оптимальный вариант для стандартных кровельных конструкций. Оборудовать карниз сложных крыш помогут адаптационные системы, сформированные из мотков кабеля под форму и текстуру крыши.

Существует два основных вида греющих кабелей: резистивный и саморегулирующий. Какой из них подойдет именно вам? Чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим каждый тип отдельно.

I. Резистивный кабель для нагрева водостока

Это традиционный и самый доступный вариант греющего кабеля. Нагрев равномерно распределяется по всей его длине.

Резистивные кабели могут быть последовательными и зональными. Первые представляют собой медную жилу (или жилы), покрытую слоем изоляции. Они отличаются простотой в управлении, легкостью монтажа и доступной ценой. Зональный кабель – усовершенствованная версия последовательного. Он имеет две жилы, местами соединенные спиралевидной проволокой, которая образует независимые зоны. «Плюс» такой структуры в том, что когда перегорает одна зона, другие продолжают работать. Последовательный кабель, перегорая, восстановлению уже не подлежит.

Последовательные кабели:

Зональные кабели:

Резистивный кабель лучше использовать на однородной поверхности (карниз, желоб, труба) без нахлестов. Немаловажный момент, который стоит учитывать при его покупке – большой расход энергии в итоге не оправдывается низкой ценой.

II. Саморегулирующий кабель в системе антиобледенения кровли

Более сложная структура этого провода определяет его повышенную эффективность и надежность. Кабель имеет две жилы, между которыми проложена полупроводниковая матрица. Именно эта прослойка позволяет системе адаптировать тепло на разных участках кабеля, меняя сопротивление под воздействием температуры внешней среды. Внутренние и внешние слои кабеля выполнены из современных высокотехнологичных материалов, устойчивы к механическим, термическим и прочим воздействиям:

Такая саморегулируемая способность помогает сэкономить значительное количество электроэнергии, делает систему практичной и долговечной. Данные преимущества можно вполне рассматривать, как компенсацию высокой цены саморегулирующей системы против наледи.

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.

Особенности систем управления обогревом кровли

В зависимости от выдаваемой мощности системы обогрева кровли можно условно разделить на 3 группы, каждая из которых имеет свои особенности управления. Чтобы рассчитать нагрузку греющего кабеля на электросеть, или номинальную мощность обогрева, нужно количество греющего кабеля умножить на его мощность при температуре +10°С.

Для управления достаточно простейшего терморегулятора (термостата), к которому греющий кабель можно подключить напрямую. Возможно ручное управление с помощью автоматического выключателя, а в случаях, когда стартовый ток нагревательной секции не превышает 16А, допускается подключение кабеля в розетку. Энергопотребление таких систем схоже с бытовыми нагревательными электроприборами, такими как чайник или утюг.

Системы обогрева средней мощности – от 2 до 15 кВт

Управление осуществляется по температуре окружающего воздуха терморегулятором, как правило, установленным в ШУ совместно с другой пускорегулирующей аппаратурой. К терморегулятору нагрузка в виде греющих кабелей подключается уже не напрямую, а через контактор (магнитный пускатель). Дело в том, что исполнительное реле внутри терморегулятора способно коммутировать только небольшие токи, обычно не более 16А, что значительно меньше максимально допустимого тока греющей секции, особенно если учесть такое неприятное свойство саморегулирующихся кабелей, как 3-5кратный бросок тока при включении. Использование в цепи гальванической развязки, то есть контактора, снимает это ограничение и даёт возможность управления большими мощностями обогрева.

Из-за значительного энергопотребления таких систем возникает потребность в экономии электроэнергии. Для этого применяют контроллеры с многоканальным независимым управлением отдельными линиями обогрева, а также управление по температуре воздуха и наличию осадков. Это способы делают управление более точным и сокращают периоды нерациональной работы обогрева.

Пример в статье «Система обогрева водосточных труб греющим кабелем».

Системы обогрева большой мощности – от 15кВт и выше

Для таких систем характерно большое количество линий обогрева, контакторов, , реле, контроллеров с независимыми каналами управления, а также различных датчиков температуры, осадков, воды, влажности. Управления строится по тем же законам, что и управление системой средней мощности, но появляются некоторые особенности.

При проектировании систем управления большой мощности важную роль играет уменьшение стартовых токов при включении обогрева. Большие пусковые токи приводят к удорожанию шкафа управления, возможному нарушению принципа селективности в электросети, скачкам тока, которые негативно сказываются на качестве электроэнергии и другим неприятным последствиям. К тому же часто мощность, выделенная на электрообогрев здания, ограничена электроснабжающей организацией или самим Заказчиком.

Для уменьшения пусковых мощностей системы электрообогрева кровли применяется два основных способа:

• ступенчатое включение групп обогрева с временным интервалом;
• использование устройств плавного пуска.

Подробнее о способах уменьшения пусковой мощности можно узнать в статье «Пусковой ток греющего кабеля».

Для систем управления большими мощностями обогрева кровли в техническом задании Заказчиком выставляются более строгие требования. Наиболее часто встречаются следующие требования: