Как устроена антиобледенительная система кровли и водостоков своими руками? Обзор и Монтаж

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

Выбор места для укладки кабеля

Собственно, система обогрева для водостоков не так уж и сложна, однако чтобы она работала максимально эффективно, следует укладывать кабель на всех участках, где образуется наледь, и в местах схода растаявшего снега.

В кровельных ендовах кабель монтируется вниз и вверх, протяженностью на две трети ендовы. Минимум – в 1 м от начала свеса. На каждый квадратный метр ендовы должно приходиться 250-300 Вт мощности.

На плоских участках крыши обустраивают обогрев фрагмента кровли, находящегося непосредственно перед водосбором. Так талая вода будет беспрепятственно попадать в трубу

По кромке карниза провод укладывается в виде змейки. Шаг змейки для мягких кровель – 35-40 см, на жестких кровлях его делают кратным рисунку. Длина петель выбирается с таким расчетом, чтобы на обогреваемой поверхности не возникало зон холода, иначе здесь будет образовываться наледь. Кабель укладывается на линии отрыва воды по капельнику. Это может быть 1-3 нити, выбор осуществляется исходя из конструкции системы.

Греющий кабель монтируется внутри водосточных желобов. Обычно здесь укладываются две нити, мощность подбирается в зависимости от диаметра желоба. Внутри водостоков укладывается одна греющая жила

Особое внимание следует уделить выходам труб и воронкам. Обычно здесь требуется дополнительный обогрев

Монтаж системы кабелей для обогрева кровельного покрытия

Самый важный момент в процессе сборки системы кабелей – это правильно распределить их по необходимым участкам. Поэтому монтаж подразумевает под собой связку нескольких участков кабеля в один узел. Это связка так и называется – узел.

Какие участки объединяются между собой:

• Часть кровли ближе к карнизу. Здесь ширина участка определяется по мере необходимости, чаще от снегозадержателей до края. На плоскости кровельного материала кабель греющий крепится специальными полосками и зажимами или клепками. Монтаж производится зигзагообразно.
• Желоба водосточной системы.
• Трубы вертикальные водостока.

Посмотрите на фото выше, на нем показано, как можно провести монтаж одного кабеля для обогрева, который бы охватил сразу и плоскость крыши, и лотки водосточной системы. И это один из вариантов, который можно назвать экономичным в плане расхода материалов.

После того как греющий кабель для обогрева кровли и водостока будет полностью установлен и закреплен, можно проводить его подключение к силовой сети через распределительное устройство. Поэтому еще до того как начнется монтаж, нужно определиться с местом установки двух комплектующих узлов. Оптимальный вариант – провести монтаж под кровельной конструкцией на чердаке, к этому месту должен быть свободный доступ.

Если все монтажные процесс проведены, необходимо перейти к пусконаладочным работам

Обратите внимание, что эти работы – обязательное условие, которое зафиксировано Правилами УЭ в главе 1.8. что необходимо сделать:

• Провести проверку сопротивления во всех уложенных кабельных системах. То есть, проводится измерение показателя сопротивления каждой жилы и проверяется это значение с паспортными данными самого кабеля для обогрева.
• Обязательно устанавливается заземление всей системы.
• Проводится проверка на предмет ее отключения при нештатных ситуациях.
• Прозванивается каждый кабель, где проверяется фаза и ноль.
• Автоматика также тестируется на предмет правильной работы.
• Обязательно составляется акт приемки всей системы обогрева.

Итак, все готово, можно запускать процесс обогрева кровли и водостока. Самая простая схема – это пуск на реле, которое снимает блокировку питающего кабеля. Более сложные схемы имеют в своем составе реле времени. То есть, пусковое реле включается на определенное время, которое задается температурным режимом работы всей системы обогрева. Как только реле времени отключится, включаются датчики осадков и воды. Они контролируют количество осадков, выпавших на крышу дома.

Если осадков много, система обогрева кровли работает, как только осадки прекращаются, все кабели отключаются одновременно. При этом система обогрева водостока продолжает работать, пока не просигнализирует датчик воды (имеется в виду талой воды). То есть, в лотках и трубах системы водостока не будет воды, система работать тоже не будет. Получается так, что автоматика контролирует весь процесс и регулирует, какой узел должен работать, а какой нет. Обычно система обогрева водостока работает дольше, потому что нельзя допустить, чтобы талая вода, проходящая по желобам и трубам, замерзла.

В принципе, ничего сложного в процессе укладки кабельной системы нет. Главное, как уже было сказано выше, это правильно распределить участки и узлы, а также надежно закрепить кабель. На фотографиях выше было показано несколько способов крепления, хотя это не единственный вариант. Тающий снег, поток воды – это достаточно серьезные нагрузки при низкой температуре на улице. Так что крепление необходимо проводить по всем правилам, учитывая требования условий эксплуатации.

Добавим, что, разобравшись со схемой укладки нагревающих проводов и учитывая некоторые технические моменты, можно монтаж провести своими руками.

Устройство обогрева крыш зданий

Свойство провода нагреваться и отдавать тепло используют в антиоблединении кровли. Современное оборудование помогает защищать карнизы и водостоки от ежегодных зимних проблем: сосулек, наледи, скоплений снежных масс.

Кабели для обогрева

Кабель – основной элемент антиобледенительных систем кровли. Уложенный в водосточной системе, он обеспечивает обогрев стока с крыши и предотвращает ее закупоривание. Установка обогрева, применение снегозадерживающих конструкций помогают предотвратить сход снежных масс. Выпавшие осадки подтаивают, затем безопасно стекают вниз по водосточному желобу.

Для кабельных систем обогрева крыш используют 2 типа проводов.

Кабели постоянной мощности. Имеют постоянное сопротивление по всей длине и фиксированную длину секций.

Саморегулирующиеся кабели. В разных температурных условиях меняют уровень тепловыделения, благодаря этому не перегреваются, не выходят из строя, обеспечивают безопасность и надежность систем. Кабели для обогрева легко нарезать секциями произвольной длины до нескольких десятков метров, они удобны в применении. Предусмотрено плоское сечение для хорошего контакта с поверхностью и уменьшения рассеивания тепла в окружающей среде.

Элементы системы обогрева

В состав любой кабельной системы обогрева крыши включают нагревательные секции и другие составляющие:

• систему управления,
• крепежные элементы,
• систему электропитания.

Система управления состоит из регуляторов, датчиков температуры и наличия осадков. Благодаря ей можно использовать несколько алгоритмов работы электрообогрева с учетом его назначения, погодных условий, пожеланий владельца или арендатора здания.

Крепежные элементы надежно фиксируют провода или секции, не нарушая герметичности кровли. Детали устойчивы к перепадам температур. Крепления в виде металлических полос предотвращают смещение кабеля для обогрева. Все элементы размещают так, чтобы они не были заметны, не меняли внешний вид покрытия.

Система электропитания состоит из оборудования для подвода электричества к нагревательным секциям: распределительных коробок, силовых кабелей, пластиковых или металлических труб, коробов для прокладки сигнальных проводов.

Антиобледенительные системы кровли универсальны – они подходят для конструкций любых типов. Оборудование можно устанавливать на готовых объектах. Для эффективной работы кабели укладывают во всех местах, где чаще всего образуется наледь, и на участках схода растаявшего снега.

Срок службы систем электрообогрева кровли составляет не менее 10 лет. Средняя продолжительность работы установленного оборудования за сезон – около 1,5 месяцев. Благодаря этому затраты на монтаж систем обогрева крыши окупаются всего за 2–3 года. Ежегодное выделение средств из бюджета на механическую очистку снега или профилактический ремонт кровли требует больших вложений, чем обогрев от наледи.

Как выбрать греющий кабель?

Пожалуй, самым важным элементом системы можно считать греющий кабель. На практике выбирают между устройствами двух видов: саморегулирующимся и резистивным кабелем. Рассмотрим все минусы и плюсы использования обоих вариантов.

Особенности кабеля резистивного типа

Отличается простотой принципа работы. Внутри такого кабеля находится металлическая токопроводящая жила с высоким сопротивлением. При подаче электричества она начинает быстро разогреваться и отдает тепло обогреваемому объекту. Система с резистивным кабелем очень проста в эксплуатации и не требует больших затрат.

Устройство греющего резистивного кабеля очень просто. Основной “рабочий” элемент – нагревательная жила. Когда через нее проходит ток, она очень быстро разогревается

Основными преимуществами использования кабеля такого типа считается отсутствие при запуске стартовых токов, низкая стоимость резистивного провода и присутствие постоянной мощности.

Последнее утверждение можно отнести к спорным. Поскольку в некоторых случаях постоянная мощность будет, скорее, недостатком. Так случится, если участки системы будут испытывать потребность в разном количестве тепла. Часть из них может перегреться, а остальные, напротив, недополучат тепло.

Для регулирования степени обогрева системы с резистивным кабелем обязательно используются терморегуляторы или другие приборы.

Эффективность и экономичность функционирования такой системы зависит от правильности их настройки, поэтому реальность достаточно часто бывает далека от желаемого. В этом резистивный кабель значительно уступает саморегулирующемуся.

Специалисты рекомендуют по возможности укладывать зональный резистивный кабель. Эта разновидность отличается наличием нагревательной нити из нихрома. Ее погонная мощность не зависит от размера, при необходимости кабель можно разрезать.

Также к достоинствам греющего кабеля можно отнести простоту его монтажа и длительную эксплуатацию.

Кабель саморегулирующийся и нюансы его работы

Отличается более сложным устройством. Внутри такого кабеля две греющие жилы, вокруг которых находится особая матрица. Она «настраивает» сопротивление кабеля в зависимости от того, какова температуры окружающей среды. Чем она выше, тем меньше кабель греется, и наоборот, чем холоднее вокруг, тем лучше он нагревается.

Внутри саморегулирующегося кабеля находится специальная матрица, способная менять сопротивление греющей жилы в зависимости от температуры окружающей среды

Достоинств у саморегулирующегося кабеля много. Прежде всего, для его нормальной работы не требуется монтажа комплекса приборов управления: детекторов и терморегуляторов. Система будет настраиваться самостоятельно, причем перегрева или недостаточного обогрева, как это может случиться с резистивным кабелем, не произойдет.

Саморегулирующийся провод можно разрезать. Минимальная длина отрезка – 20 см, его эксплуатационные характеристики не изменятся от длины. В процессе монтажа кабели при необходимости можно перекрещивать и даже перекручивать, они будут работать в обычном режиме. Установка и эксплуатация саморегулирующегося кабеля очень проста. Он может быть смонтирован снаружи или внутри обогреваемого объекта.

Есть у системы и недостатки. Прежде всего, это стоимость. Саморегулирующийся кабель стоит примерно в 2-3 раза дороже резистивного. При этом нужно учесть, что в эксплуатации он обойдется дешевле. Еще один минус – постепенное старение саморегулирующейся матрицы, вследствие чего со временем саморегулирующийся кабель выходит из строя.

Подробнее о особенностях выбора сааморегулирующегося кабеля читайте далее.

Выполняем расчеты правильно

При расчете требуемого количества материалов учитываем следующие моменты:

1. Стандартная длина желобов – 3 м. Их метраж соответствует длине карнизов.
2. На каждый желоб нужно по одной воронке.
3. Количество кронштейнов рассчитывается при делении длины карниза на отрезки 50–60 см (это шаг с которым будет проводиться крепеж). Перед вычислением от краев карниза рекомендуется оставлять отступ по 5 см.
4. Если воронка будет размещена рядом с углом дома, то хватит одного держателя (кронштейна), при установке посередине стены нужны два.
5. На каждую ветвь труб нужно по две заглушки.
6. Понадобятся два верхних и нижних колена для сборки отвода стояков.
7. Если свес карниза крыши больше 25 см, придется покупать два куска трубы для соединения колен. При подвесе до 25 см колени просто соединяют между собой.
8. Количество труб для стояка. Чтобы вычислить его, берется расстояние от грунта до карниза минус длина отвода и отступ от грунта 40 см.
9. Для крепежа стояков понадобятся два основных кронштейна и дополнительные через каждые 1,5 м.

Расчеты для домов с мансардой, верандой проводятся аналогичным способом.

Правила крепления кабеля для обогрева кровли или водостока

Нагревательный кабель является основным элементом системы обогрева кровли и водостока

Поэтому в процессе монтажа важно соблюдать определённые правила, которые обеспечат надёжность, эффективность и безопасность системы. Принципы укладки выражены в следующем:

• по краю кровли резистивный кабель укладывают в одну линию, а саморегулирующийся — зигзагом, фиксируя провод специальными зажимами из пластика;
• по водосточным желобам провод фиксируют с внутренней стороны, используя пластиковую или металлическую цепь или гофрированную муфту для защиты провода;
• для фиксации на кровле или в желобах можно использовать монтажную ленту и герметики. На любом кровельном покрытии уместны специальные заклёпки;
• одножильный кабель укладывают в 2 ряда, а двухжильный резистивный или саморегулирующийся монтируют в одну полосу;
• в желобах и водосточной системе используют не более двух нитей кабеля.

Все монтажные работы осуществляют последовательно, прикрепляя сначала провод в необходимых местах, а затем устанавливая датчики и приборы управления. После этого проводится проверка и регулирование работы системы антиобледенения кровли.

Расчёт кабеля

Перед монтажом системы антиобледенения следует определить зоны, в которых нужно уложить кабель. Далее проводится расчёт параметров. Например, для тёплой кровли нужно использовать две нити одножильного или одну двухжильного кабеля так, чтобы мощность на 1 м2 составляла 70 Вт. По краю кровли провод монтируют змейкой с шагом около 30–50 см. Таким образом, длина должна быть больше длины края кровли примерно в 3 раза.

По краю кровли резистивный кабель укладывается в одну линию, а саморегулирующийся — змейкой. Поэтому саморегулирующегося кабеля потребуется больше

Длина для водостока равна длине трубы, но можно сделать небольшой запас для более комфортного монтажа. Подобрать мощность можно на основе характеристик кровли. Например, для холодной крыши и металлических водостоков нужно обеспечить мощность от 40 до 50 Вт/м, а для оцинкованных водостоков и тёплой крыши — от 50 до 60 Вт/м.

Особенности выбора

При выборе кабеля и расчёте его параметров нужно учитывать тип кровли, желаемый уровень энергопотребления, количество осадков в вашем регионе и другие климатические условия. Например, для скатной крыши сложной конструкции следует обеспечить укладку кабеля в местах стыков кровли, вдоль края и по желобам водостока. Если же крыша двускатная и не отличается сложной формой, то достаточно монтировать провод по краю.

Область стыка желоба и водостока обязательно оснащается системой антиобледенения

Для проведения монтажа нужно использовать качественные анкерные пластины, самоклеящуюся ленту, пластиковые зажимы. Эти детали нужны для надёжной фиксации устройства на разных поверхностях кровли и водостока.

Расчет необходимой мощности

Основной фактор, влияющий на подбор необходимой мощности – количество «паразитного» тепла, проникающего под кровлю через верхние перекрытия. Его крайне сложно измерить или определить расчетным путем, к тому же оно изменяется в течение всего зимнего сезона.

Второй фактор – разнообразие конструкций кровли и водостоков, поэтому в каждом конкретном случае необходим индивидуальный подход и расчет. Наиболее распространенный тип крыш – это металлическая кровля на деревянной обрешетке, при этом горизонтальная часть водостока образована водоотбойником с разуклонкой к водосточным трубам. Второй тип крыш – с подвесным желобом под свесом кровли. Распространены и практически плоские крыши с водостоком внутри здания.

Исходя из теплового режима, крыши можно условно разделить на три типа:

Тип «холодная» крыша

Это хорошо изолированная крыша с низким уровнем теплопотерь через верхние перекрытия, часто с проветриваемым подкровельным пространством. Снег начинает таять, как правило, только на солнце. При этом минимальная температура таяния — не ниже −5 °C. Мощность системы снеготаяния для такой крыши должна быть минимальной.

Тип «теплая» крыша

Это плохо изолированная крыша. На таких крышах снег тает и при низких отрицательных температурах воздуха. Талая вода стекает вниз к водостокам, где замерзает и образует ледяной валик и сосульки. Минимальная температура таяния до −10 °C. К этому типу относят большинство крыш старых административных и жилых зданий. Для такой крыши необходима более мощная система снеготаяния, чем в первом случае.

Тип «горячая» крыша

Это очень плохо изолированная крыша, у которой чердак используется в технических целях — например, для разводки систем отопления или как жилое помещение. На таких крышах снег тает и при очень низких отрицательных температурах воздуха (ниже −10 °C). В этом случае проектирование системы снеготаяния представляет значительные трудности, а ее эксплуатация в дальнейшем сопряжена со значительным расходом электроэнергии. Для «горячих крыш» есть смысл сначала попытаться уменьшить количество «паразитного» тепла, утеплив верхние перекрытия, расположенные на чердаке коммуникации и затем устанавливать систему антиобледенения.

Критерии выбора нагревательных коммуникаций

Один из главных параметров — конструктивные особенности. Саморегулирующиеся изделия часто изготавливаются с использованием пары медных электропроводных жил, матрицы, изоляционного слоя, оплетки и внешнего кожуха. Отсутствие оплетки говорит о принадлежности кабеля к бюджетной категории, его меньшей крепости и сниженной устойчивости к механическим повреждениям. Оплетка служит средством заземления таких коммуникаций, потому стоит предпочесть модели, где она используется.

Еще один требующий внимания момент — применяемый производителем тип внешней изоляции. Для бытовых нужд: создания систем обогрева кровель, канализации либо водостоков, — сгодятся термокоммуникации с полиолефиновым изолирующим слоем. Для производственных потребностей, где важна стойкость к ультрафиолету, агрессивной среде, стоит приобретать термокабели со фторполимерной изоляцией. Для водопроводных систем при условии внутренней прокладки лучше оболочка из фторопласта.

Следующий параметр, который непременно необходимо учитывать, — температурный класс. Особенно важен он при обустройстве систем обогрева водопровода либо водостока. Низкотемпературные нагревательные коммуникации прогреваются обычно до +65 по Цельсию, причем удельная их мощность не превышает 15 Вт/м. Подобный вариант сгодится для предотвращения замерзания труб, не отличающихся большим диаметром. Максимум среднетемпературных проводников — +120 градусов, а мощность на погонный метр составляет 10-33 Вт. Такие изделия стоит приобретать для водопроводных или водосточных коммуникаций среднего диаметра либо при обустройстве обогрева кровли. Высокотемпературные термокабели часто прогреваются до +190 по Цельсию, а мощностные показатели их находятся в пределах 15-95 Вт/м. Такое решение не подойдет для домашнего использования, но в промышленных масштабах либо при необходимости обогревать трубы с большим диаметром вполне уместно.

Как смонтировать систему

Чтобы во всеоружии приступать к монтажу системы, рассмотрим наглядно пример схемы обогрева кровли и водостоков и будем придерживаться определенной последовательности.

Вначале выбираем место установки системы автоматики и управления внутри помещения. Зачастую основной контроллер и аппараты защиты необходимо расположить около распределительного щитка. Делается это для удобства монтажа, и позволяет сократить длину кабельно-проводниковых трасс и повысить надежность работы схемы. Подключить контроллер не составит особого труда, так как все его выводы и клеммы подписаны и промаркированы. Человек, знакомый с основами электрической разводки и умеющий обращаться с инструментом, быстро сориентируется и выполнит такую работу своими руками.

Монтаж греющего кабеля в водостоках нужно рассматривать исходя из того, что он разделен на четыре составляющие части (желоб, сточная труба, воронка и водоприемник), каждую из которых необходимо подогреть. Для начала необходимо подать в водосточную трубу петлю провода и прикрутить ее в водоприемнике с помощью стальных зажимов. Затем крепим кабель в нижней части сточной трубы как можно выше, располагая его на расстоянии 5 см друг от друга в части трубы, находящейся ближе к дому (по ней обычно и стекает талая вода). Таким же образом крепим проводник и вверху возле нижней части воронки

Важно, если труба состоит из нескольких разборных частей, то в каждой из них нужно организовать промежуточное крепление системы обогрева. В воронке кабель укладывается в форме кольца и прикручивается зажимами в таком положении. Переходим к желобу

В нем провода нужно расположить на боковых противоположных поверхностях. Далее, концы подключаются в распределительной коммутационной коробке к клеммам

Переходим к желобу. В нем провода нужно расположить на боковых противоположных поверхностях. Далее, концы подключаются в распределительной коммутационной коробке к клеммам.

Совет! Саморегулирующий проводник не обязательно укладывать петлей. Подойдет монтаж в одну жилу, конец которой изолируется специальной заглушкой.

В качестве примера инсталляции греющего элемента возьмем плоскую кровлю. Кабель укладывается в нижней части по периметру черты стекания воды и закладывается во внутренней воронке водостока на расстояние от 400 мм, если сточная труба располагается в здании. Если же труба смонтирована снаружи, то применяют схему «капающей петли». В местах соприкасания парапета и кровли уложенный проводник должен иметь мощность около 60-70 Вт/м2. Также необходимо, чтобы вокруг обогреваемой воронки на расстоянии 2 м был уложен провод как показано на рисунке ниже:

Последовательность разделки греющего провода показана фото:

В завершение, когда предыдущие этапы окончены, система управления обогревом водостоков и кровли соединяется с греющими элементами с помощью силовых кабелей посредством переходных распределительных коробок. Также, подключаются все необходимые датчики и аппаратура защиты.

Наглядно увидеть процесс монтажа системы антиобледенения вы можете на видео:

Вот и все, что хотелось рассказать вам о том, как сделать обогрев кровли и водостоков своими руками. Надеемся, предоставленная инструкция была для вас полезной и интересной!

Рекомендуем прочитать:

• Обогрев водопроводных труб кабелем
• Подогрев дорожек загородного дома
• Как сделать громоотвод на даче