Обогрев водостоков и кровли: требования, применение кабеля обогрева

Ранней весной в период интенсивного таяния снега перед владельцем небольшого одноэтажного дома с обычной четырехскатной крышей не возникало проблем в борьбе с ледяными сосульками. В таких домах не было необходимости делать обогрев кровли и водостоков.

В частных домах нужно обязательно убирать снег и сосульки с крыши, так как они могут привести к очень неприятным последствиям.

Ситуация изменилась после того, как дома частных собственников стали иметь два или более этажей, а крыши приобрели сложную форму. Ответственность за безопасность людей, идущих по улице мимо частного дома, лежит на его хозяине, вот ему и следует бороться со льдом, образовавшимся на крыше. Победить эту беду стало намного труднее ,и, понимая свою ответственность, многие владельцы домов начали монтировать обогрев водостоков и отдельных участков кровли.
Причины обледенения крыши и появления сосулек
Появление ранней весной ледяных сосулек и льда на желобах и в водосборных воронках, водосточных трубах и других элементах водоотвода объяснить легко. Но немногие знают, что даже в сильные морозы на крыше идет таяние снега и, если отсутствует обогрев, надо льдом накапливается вода, которая может проникнуть на чердак, особенно если кровля из черепицы или металлочерепицы.

Обледенению водостоков способствуют два фактора: естественный перепад температур в дневное и ночное время суток и плохая теплоизоляция кровли.

Сосульки могут появляться из-за плохой теплоизоляции самой кровли.

Так, вода образовавшаяся днем, не успевает полностью стечь и вечером, когда температура становится минусовой, замерзает в желобах и в нижней части крыши.

Так как лед тает при меньшей температуре, чем снег, то образовавшийся небольшой барьер изо льда на следующий день немного увеличится, и таким образом создаются условия для образования водосливов, которые, постепенно увеличиваясь в размерах, могут образовать глыбы льда.

Иной принцип образования водосливов — из-за плохой теплоизоляции кровли. Вода, образовавшаяся в результате таяния снега из-за тепла, поступающего через крышу, стекает по теплым участкам крыши, а попадая на холодные края кровли, образует постепенно увеличивающийся ледяной барьер. Поскольку таяние происходит при значительных отрицательных температурах, ледяные глыбы образуются достаточно быстро. Эти ледяные образования весной и являются самыми опасными.

Кроме образования опасных для людей сосулек, следует указать и такие проблемы, возникающие в результате таяния снега на крыше: повреждение наружных фасадов здания и обледенение внутренней поверхности водосточных труб, что может привести к их разрушению и обрыву.

Условная классификация крыш
По возрастанию вероятности таяния снега в зимнее время крыши делят на:

• холодные;
• теплые;
• горячие.

Схема холодной кровли.

Холодная крыша соответствует европейским требованиям по сохранению тепла в сооружениях. Такая крыша пропускает мало тепла, поступающего на чердак из внутренних помещений здания.

Это достигается с помощью утеплителя, который размещают с внутренней стороны, а также утеплением потолочного перекрытия. Правильно уложенный утеплитель имеет паро- и гидроизоляцию. Для удаления конденсационной влаги между утеплителем и кровлей создают проветриваемое пространство.

Таяние снега на таких крышах может происходить при температуре окружающего воздуха, равной -5°. На обогрев хорошо утепленной крыши придется затратить значительно меньше тепловой энергии и, следовательно, средств. В большинстве же случаев обогрев потребуется только для водостоков. В частности, он потребуется желобам и водосточным трубам.

Схема теплой крыши.

Теплой крышей следует считать такую крышу, на которой снег может таять даже при температуре -10°. Это зависит от эффективного обогрева крыши и водостоков. Следует задуматься, что выгоднее единожды потратить известную сумму денег и утеплить крышу или нести ежегодные расходы на борьбу с обледенением.

Горячая крыша обычно располагается над чердаками, в которых имеются источники тепла. Это могут быть жилые помещения или помещения, используемые для технических целей. Такая плохо утепленная крыша создает условия для таяния снега даже при температуре воздуха ниже -10°, а установка даже самого мощного кабеля, применяемого для обогрева кровли, результата не даст. При температуре -15-20°в любую кровлю греть даже вредно.

Зоны кровли и водостоков, требующие обогрева
Ясно, что в первую очередь следует создавать обогрев на краях кровли и по длине желобов. Следует обогревать и водосборные воронки на входе в водосточные трубы и сами водосточные трубы. Что касается самой крыши, то необходимо делать обогрев в местах, где имеется большая вероятность накопления снега. Такими элементами являются внутренние углы, например, в местах стыковки двух скатов. Такой конструктивный элемент называют ендова.

Следует иметь в виду, что для защиты кабеля от повреждения на крышах с крутыми скатами перед ним необходимо установить ограждение.

Резистивный кабель обогрева
Обогрев кровли осуществляется с помощью кабелей, которые бывают двух типов: резистивные и саморегулирующиеся.

Виды резистивных кабелей: 1 — одножильный резистивный кабель; 2 — двухжильный резистивный кабель.

В резистивном кабеле токопроводящая жила нагревается за счет тепла, выделяющегося на ее активном сопротивлении. Имеются и одножильные резистивные кабели. Чтобы цепь питания такого кабеля была замкнута, он должен начинаться и заканчиваться в начале укладки.

Преимуществом такого кабеля следует считать отсутствие пусковых токов в момент включения и сравнительно небольшая стоимость. А вот такое качество, как постоянство мощности по всей длине, в отдельных случаях можно трактовать как недостаток.

Этот недостаток проявится в том случае, если потребность в расходовании тепла по длине кабеля неодинакова. Это может привести к перегреву кабеля на некоторых участках, в то время как на других участках его мощности окажется недостаточно.

Еще одним недостатком резистивного кабеля необходимо считать зависимость его мощности от длины. Из этого следует, что требуемую мощность необходимо предварительно рассчитать. Уменьшать длину кабеля в процессе укладки нельзя, так как это приведет к снижению его теплоотдачи.

Этот недостаток отсутствует у так называемого зонального резистивного кабеля. По всей длине такого кабеля намотана нить из нихрома, которая через равные промежутки соединена с проводящими жилами, образуя параллельно подключенные участки равной мощности. Это существенно повышает надежность контура, ибо обрыв нити из нихрома на одном участке кровли не выводит из строя кабель. Теперь и погонная мощность кабеля оказывается независящей от его длины.

Саморегулирующийся кабель обогрева

Устройство кабеля обогрева.

В саморегулирующемся кабеле имеется полимерная матрица, запрессованная между двумя токопроводящими жилами. Матрица способна изменять количество путей прохождения тока в зависимости от температуры участка крыши, на котором расположен кабель. В зависимости от этого, изменяется и тепловыделение. Максимальная длина саморегулирующегося кабеля составляет 150 м. Этого достаточно для любой крыши.

Этот кабель не требует специальных датчиков температуры, так как матрица самостоятельно реагирует на ее изменение, более того, имеется кабель, реагирующий скачкообразно в сложных температурных условиях, после чего его сопротивление становится снова линейно зависимым от температуры.

Поскольку погонная мощность кабеля не зависит от длины, то его можно резать на куски разной длины, что удобно для монтажа сложной формы.

Как недостатки этого варианта обогрева необходимо отметить следующие:

1. Значительная стоимость.
2. Уменьшение мощности саморегулирующегося кабеля в процессе эксплуатации.
3. Пусковой ток примерно в 1,5-2 раза превышает ток в установившемся режиме. Этот фактор необходимо учитывать при расчете системы энергообеспечения дома.

Стоимость обогрева кровли и водостоков можно снизить, применяя кабели разных типов в тех местах, где они лучше подходят. Так, резистивный кабель лучше подойдет на краю крыши, в ендовах и карнизах, а кабель саморегулирующийся будет хорош в водосточных трубах.

Требования к системе обогрева

Кабель обогрева должен проходить везде, где проходят талые воды.

Система обогрева должна иметь в качестве регулятора своеобразную мини-метеостанцию, реагирующую на сигналы, поступающие от датчиков температуры, датчиков наличия воды на крыше, от датчиков осадков. В таком регуляторе должна быть предусмотрена возможность ручной настройки режимов управления в зависимости от этажности здания и от особенностей климата в данном районе.

Греющие кабели должны быть установлены везде, где проходит талая вода. Если имеется ливневая канализация, то обогрев необходимо обеспечить вплоть до коллектора, расположенного ниже глубины промерзания.

Рассчитывая длину кабеля, необходимо учитывать, что в желобах его необходимо прокладывать в две или три нитки, а в водосточных трубах — в две нитки. Для исключения перехлеста ниток кабеля и его перегрева в этих местах необходимо использовать специальные крепления.

Данные для расчета приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Способы закрепления кабелей
В желобах кабели укладывают в монтажную ленту, которую закрепляют саморезами или вытяжными заклепками с последующей герметизацией отверстий герметиком для наружного применения.

В водосточных трубах кабели длиной более 4 м мощностью 25-30 Вт/м закрепляют с помощью металлического троса из нержавеющей стали или троса с пластиковым покрытием. К тросу кабель следует закреплять специально для этого предназначенным зажимом, не допускающим перехлеста веток кабеля.

В нижней части трубы, длина которой превышает 15 м, следует обеспечить дополнительную мощность для обогрева.

Правильно смонтированная система обогрева обеспечит безопасность пешеходов и поможет избежать неприятностей.