Антиобмерзання дахів
2006-11-02 10:58:53
В останні роки антильодові системи дахів (АСК) стали досить звичайним елементом будівель і споруд, починаючи від навісів над магазинами і невеликими котеджами і закінчуючи найбільшими будівлями. Обумовлено це насамперед тим, що будівлі знайшли конкретного власника, і тепер наші звичайні зимові проблеми, такі як протікають дахи, зіпсовані фасади, обірвані лотки та водостічні труби, бурульки і брили льоду над головами у перехожих стали виражатися в певній і досить велику суму грошей . Це особливо актуально зараз, коли відбуваються позитивні зміни у будівельному комплексі Україна, проектуються та будуються багато унікальних будівель і споруд. У той же час багато наших архітектори забувають, що в Україну взимку випадає сніг, бувають заморозки і відлиги. У кліматичних умовах України багато конструкцій дахів просто зобов'язані мати АСК, починаючи від найпростіших систем при внутрішніх водостоках і закінчуючи найскладнішими системами при нестандартної конфігурації покрівлі і безлічі водостічних труб. Чому ми звертаємо особливу увагу на АСК, адже кабельні системи опалення та підігріву досить добре відомі і вже широко представлені на нашому ринку? Чому ЗАМОВНИКАМ необхідно бути особливо уважними, вибираючи обладнання та матеріали, а також проектну та монтажну організації саме за системою антизледеніння дахів? Ми постараємося дати відповідь на ці питання, щоб ЗАМОВНИКИ не стали заручниками чиєїсь некомпетентності і неписьменності. Щоб правильно спроектувати і виконати монтаж АСК, необхідно розуміти й уявляти собі наступне: • механізм утворення полою; • умови роботи нагрівальних кабелів; • режими роботи нагрівальних кабелів; • конструкції та технічні характеристики нагрівальних кабелів. 1. Механізм утворення полою Опади у вигляді снігу, перебуваючи на покрівлі, не являють собою будь-якої небезпеки. Однак, якщо створюються умови для танення снігу під дією якого-небудь джерела тепла, він перетворюється у воду. Якщо у утворилася талої води відсутні шляхи для швидкого відходу з покрівлі, то при настанні негативної температури вона замерзає, перетворюючись на лід. Оскільки необхідні умови для плавлення (і швидкість плавлення) у льоду і снігу дуже різні, при наступному короткочасному і неповсюдним дії джерела теплоти можливо не плавлення, а, навпаки, збільшення льодової пробки. Такий механізм утворення полою може призводити до утворення крижаних заторів, пробок і бурульок довжиною в десятки метрів і вагою в сотні кілограм. Джерелами теплоти є: Атмосферний тепло. Добові температури повітря коливаються з амплітудою, що досягає 15 ° С, і при коливаннях в діапазоні від +3 … +5 ° С вдень до -6 … -10 ° С вночі створюються найбільш сприятливі умови для утворення полою. Навесні до них можна додати випромінювання сонця. Хоча поверхні снігу і льоду відображають велику частину падаючого на них випромінювання, навіть невеликий наліт бруду різко збільшує коефіцієнт поглинання. Крім того, швидко нагріваються оголилися ділянки покрівлі і плавлення йде з внутрішньої сторони шару. Тому освіта полою навесні йде більш інтенсивно, ніж восени. Власне тепловиділення покрівлі. Тепловиділення має місце на будь-який покрівлі. У мінімальному ступені воно спостерігається на покрівлях з провітрюваним горищем (холодні покрівлі). Однак поширився останнім часом використання горищного простору для проживання (мансарди) або для обладнання технічного поверху (де встановлюється велика кількість потужного обладнання для опалення, вентиляції і кондиціонування) різко міняє вимоги до традиційної конструкції покрівлі, що далеко не завжди враховується проектантами та архітекторами. Недостатньо ефективна теплоізоляція і відсутність продухов призводять до того, що під поверхнею лежачого на покрівлі снігу (що представляє собою непоганий тепло-ізолятор) йде постійне повільне плавлення снігу, причому цей процес має місце на всій поверхні покрівлі крім самих її країв. Такі крівлі можна назвати теплими. Для них характерне утворення полою в більш широкому діапазоні температур повітря, що фактично може означати небезпеку сосулькообразованія майже весь холодний сезон. 2. Умови роботи нагрівальних кабелів Кабельні системи опалення та підігріву вимагають дуже точного розрахунку температурного режиму нагрівальних кабелів. Коли кабель знаходиться в цементно-піщаної стяжки (як в системах підігріву підлоги або відкритих площ) або під шаром теплоізоляції (як в системах підігріву трубопроводів), тобто в середовищах зі стабільними характеристиками, це завдання досить легко здійсненна, що забезпечує надійність вищевказаних систем навіть при незначних помилках при проектуванні та монтажі. В АСК нагрівальні кабелі працюють на відкритому повітрі, тобто піддаються впливу величезної кількості випадкових факторів: температури зовнішнього повітря, сонячної радіації, напрямку і сили вітру, забруднень на окремих ділянках листям або сміттям. Ці фактори практично неможливо врахувати при проектуванні, і, коли до цих невідомих додаються властивості нагрівального кабелю, стає зрозумілим, що для вирішення цього завдання потрібні особливі матеріали і знання. 3. Режими роботи антиобморожувачів Головне завдання АСК – забезпечити звільнення лотків та водостічних труб під час снігопаду, тобто при температурах від +2 до -10 … -15 ОС. Вона повинна включитися при початку снігопаду і може бути відключена тільки після звільнення від снігу та води всього шляху відведення води з даху. Робота антиобморожувачів при температурах нижче -18 .. -20 ° С, як правило, не потрібна. По-перше, при таких температурах не йде освіта полою по першому механізму і різко зменшується кількість вологи по другому. По-друге, за цих умов кількість опадів, що випадають у вигляді снігу також зменшується. По-третє, на плавлення снігу і відведення вологи по досить довгому шляху потрібні значні електричні потужності. При розробці та монтажу АСК проектувальник повинен забезпечити воді, що з'явилася в результаті роботи системи, вільний шлях аж до повного відведення з крівлі і з водостоків. Існують наступні межі встановлених потужностей гріючих частин АСК, визначені на підставі практики: • лінійна потужність нагрівальних кабелів, які встановлюються на горизонтальних частинах покрівлі, повинна становити ISO-250 Вт/м2 площі поверхні обігрівається частини (лоток, жолоб і т.п.); • питома потужність нагрівального кабелю у водостоках повинна становити 20-30 Вт / м довжини водостоку і збільшуватися в міру збільшення довжини водостоку до 60-70 Вт / м. Недотримання цих рекомендацій призводить до непрацездатності системи в зазначеному діапазоні температур, а значне перевищення призводить до перевитрати електричної потужності без якого-небудь поліпшення роботи системи. 4. Конструкції і технічні характеристики нагрівальних кабелів Основний елемент АСК – нагрівальні кабелі. Саме вони забезпечують їх ефективність і надійність. Крім того, дуже важливо враховувати технічні характеристики та властивості нагрівальних кабелів, щоб правильно застосовувати їх. Резистивні кабелі Тепловиділяючий елемент – металева жила. Лінійне тепловиділення – від 5 до 30 Вт / м жорстко фіксоване самою конструкцією і не залежить від зовнішніх умов. Особливості застосування Секції кабелю певної конструкції мають жорстко фіксовану довжину, в той час як у покрівель розміри лотків і довжини водостоків дуже різняться. Це робить проектування та монтаж АСК на резистивних кабелях досить трудомісткими і проект часто доводиться коригувати при монтажі «за місцем». Слід брати до уваги і особливості функціонування нагрівальних кабелів з постійним тепловиділенням на реальній покрівлі. Потреба в теплоті істотно змінюється від однієї дільниці до іншої: на горизонтальних ділянках лотків вона має одне значення, в водостоках – інше, на капельника – третє. У той же час тепловіддача резистивного кабелю по всій довжині однакова. Це призводить до того, що на одних ділянках кабель перегрівається, на інших – виділяється їм тепла може бути недостатньо для забезпечення задовільного функціонування системи. На підставі вищевикладеного, резистивні кабелі, ще кілька років тому досить широко використовуються на покрівлях, у тому числі й завдяки їх дешевизні, сьогодні витісняються іншими типами кабелів. Саморегульовані кабелі Тепловиділяючий елемент – спеціальна тепловиділяючих пластикова матриця. Лінійне тепловиділення – від 6 до 90 Вт / м. Важлива особливість саморегульованих кабелів полягає в тому, що тепловиділення може змінюватися по довжині секції залежно від локальних тепловтрат. Фактично кожна ділянка кабелю «пристосовується» до оточуючих саме його зовнішніх умов. Тепловиділення нормується для стандартизованих умов і зазвичай входить в найменування кабелю. Особливості застосування Кабель може бути використаний довільними довжинами (oт 0,2 м до десятків метрів), причому різання може проводитися на об'єкті. Обмеження накладається на граничну довжину, яка для різних типів кабелів становить від 60 до 150 м, що для всіх типів покрівель достатньо. Тепловиділення кабелю в умовах покрівлі більше номінального в 1,5 … 2 рази, оскільки під час роботи кабель частково занурений у воду. В АСК на основі саморегульованих кабелів слід враховувати суттєву різницю між пусковим і номінальним струмами (2 … 4 рази), що повинно бути враховано в типах пускорегулюючої апаратури і зазначено в супровідній документації на систему. Саморегульовані кабелі дорожче резистивних, проте при розумному проактірованіі вартість АСК на їх основі перевищує вартість систем на резистивних кабелях лише на 25-40%, оскільки необхідно менше живильних кабелів і вельми економно використовується гріючий кабель. Крім того, ці системи більш надійні і економічні. АСК на саморегульованих кабелях в даний час завоювали абсолютну першість в Норвегії, Фінляндії, Швеції, Канаді. Зональні кабелі Тепловиділяючий елемент – спірально накладена на дві ізольовані струмопровідні жили дріт зі сплаву високого опору. Крок з'єднання спіралі з токоподводящіе жилами – приблизно 1 м. Питомий тепловиділення – від 15 до 70 Вт / м – жорстко фіксоване і не залежить від зовнішніх умов. Особливості застосування Зональні кабелі багато в чому подібні резистивним, але мають одну з переваг саморегулюючих – їх можна різати безпосередньо на об'єкті. Одне з небагатьох доцільних застосувань зональних кабелів на дахах – використання їх в довгих і наддовгих водостоках (40 м і більше) великого діаметру (200 мм і більше), а також в системах, де за умовами необхідно абсолютна відсутність криги. У цих випадках жорстка характеристика зонального кабелю стає його гідністю. Основні загальні вимоги до нагрівальних кабелів: – кабелі гріючої частини розміщені на покрівлі, що накладає на них цілий ряд спеціальних вимог: стійкість до атмосферних опадів, сонячної радіації, розширений діапазон робочих температур (від -40 ° С до +90 ° С), достатньо висока механічна міцність оболонки та кабелю в цілому; – елементи АСК є струмопровідними, причому, як правило, системи живляться мережевим напругою 220 або 380 В, тому дуже важливо при проектуванні всієї системи задовольняти вимогам електробезпеки; – нагрівальні кабелі, що застосовуються на покрівлі, в обов'язковому порядку повинні мати двошарову ізоляцію, металевий екран будь-якого виконання (з опором не більше ніж у мідної жили перетином 1 мм2), оболонку, стійку до сонячної радіації та атмосферних опадів, що володіє достатньою механічною міцністю. Ті ж вимоги пред'являються до оболонки кабелів розподільчої мережі. Все вищесказане дозволяє зробити кілька загальних висновків: – антильодові системи в основному працюють у весняно-осінній періоди, а також під час відлиг; робота системи в холодний період (-15 … -20 ° С) не тільки не потрібна, але може бути шкідлива; – система повинна бути оснащена датчиками температури опадів і води і відповідним спеціалізованим терморегулятором, який швидше можна назвати мініметеостанціей; вона повинна керувати роботою системи і допускати можливість підстроювання параметрів температури з урахуванням конкретних особливостей кліматичної зони, розташування і поверховості будівлі; – нагрівальні кабелі повинні бути встановлені на всьому шляху талої води, починаючи з горизонтальних жолобів і лотків і закінчуючи виходами з водостоків, а при наявності входів в зливову каналізацію – аж до колекторів нижче глибини промерзання; – повинні бути виконані нормативи встановленої потужності нагрівальних кабелів для різних частин системи: горизонтальних лотків і жолобів, вертикальних водостоків. Лише виконання перерахованих вимог дозволить створювати абсолютно безпечні і дуже ефективні покрівельні антильодові системи. Важливість обговорюваної тут проблеми підкреслюється тим, що Госкомстройарх включив в план своїх розробок на 2002 рік тему: «Розробка технічних рішень і рекомендацій з проектування, монтажу та експлуатації антиобморожувачів для дахів», яке буде доповненням до ДБН.В.2.6-14-97 «Конструкція будівель і споруд. Покриття будівель і споруд ». Ще кілька порад Замовникам антиобморожувачів дахів. Існують два типи АСК: на основі резистивних (з постійним опором) кабелів та саморегулівних нагрівальних кабелів. Яку обрати – вирішувати Вам, але необхідно враховувати наступні фактори. Резистивний кабель дешевше, але система, незалежно від складності, обов'язково повинна комплектуватися автоматикою включення і відключення, інакше у разі виходу системи з ладу Замовнику завжди доведуть, що на вулиці потеплішало, а він забув вимкнути систему. Крім того, необхідно стежити, щоб кабель не був засипаний листям або сміттям і щоб кабелі не торкалися одне одного. Зазвичай в гарантійних зобов'язаннях це звучить так: «Замовник повинен дотримуватися правил експлуатації». Тому при підписанні договору Ви повинні чітко уявляти, що це таке. Саморегульовані кабелі дорожче, але їх можна включати без регулюючої апаратури (просто збільшиться витрата електроенергії), вони не бояться місцевих перегрівів і навіть самоперетинів. Ще одна перевага саморегулюючих кабелів – їх неможливо виготовити в кустарних умовах з низькоякісних дешевих матеріалів, а дешеві резистивні кабелі невідомого походження, але низької якості, досить широко представлені в Україні.
ДЖЕРЕЛО: Ватерпас