Как выбрать греющий кабель для обогрева крыши и водостоков?

1.12.2017 Проектирование и монтаж кровли

Зачем нужна система антиобледенения крыши

О том, какой вред здоровью и имуществу людей могут принести свисающие с кровли массивные сосульки и снеговые пласты, знают все — к сожалению, результаты человеческой нерасторопности нередко приводили к трагедиям. А ведь образование наледи представляет собой довольно серьёзную угрозу и для кровли.

Накопление льда в сточных желобах, воронках и трубах уменьшает их сечение, из-за чего затрудняется отвод талого снега во время оттепели. Скапливающаяся на кровле вода проникает в мельчайшие щели. Надо ли говорить, что случится при очередном понижении температуры? Итог печален — замерзающая жидкость расширяется и разрывает кровельное покрытие. Этот цикл повторяется многократно, а разрушения растут в геометрической прогрессии. Что касается забитых льдом желобов, то они попросту перестают функционировать. Переливаясь через край, грязная вода течёт по фасаду здания, приводя его в неприглядный вид и разрушая стены и фундамент.

Скапливающийся снег несёт в себе опасность не только для людей и находящегося внизу имущества, но и для самой крыши

Пытаясь не допустить описанных неприятностей, многие владельцы частных домов устраняют снежные наносы и лёд при помощи лопат, скребков, ледорубов и других инструментов. Нельзя сказать, что этот метод не имеет права на существование. Однако при этом возникает опасность того, что при физическом воздействии будет повреждена сама крыша, особенно если она укрыта такими материалами, как шифер, мягкая черепица, ондулин и т. д.

Поднявшись наверх с лопатой и небольшим самодельным скрепером, я принялся убирать снег и соскребать наледь. Честно сказать, работа спорилась и уже близилась к завершению — оставалось убрать стык между скатов. Каким же было моё разочарование, когда неудачно сорвавшийся скрепер пробил ендову, да ещё и в самой нижней её точке. Надо ли говорить о том, что весь день до самой темноты я занимался ремонтом разжелобка, коря себя за такую оплошность. Однако, как говорится, худа без добра не бывает. Единожды получив урок, к следующей зиме я был во всеоружии — на крыше была установлена хоть и простенькая, но весьма эффективная система снеготаяния. Поскольку она радует меня своей надёжной и экономной работой уже седьмую зиму подряд, я считаю своим долгом поделиться знаниями и соображениями с теми, кто только изучает этот вопрос.

Для того чтобы устранить опасности, связанные с накоплением льда и снега, на крыше монтируют конструкцию из электрических нагревателей. С её помощью удаётся решать широкий круг задач:

  • растапливание снега в местах, прилегающих к карнизам и водосборным воронкам;
  • предотвращение формирования ледовых пробок в водосборниках и трубах;
  • предупреждение ледообразования у ендов, в водосточных желобах и трубах.

Поскольку основной функцией системы антиобледенения кровли является отвод талой воды, то её контурами нередко охватывают не только водосточные трубы, но и приёмные воронки дренажной системы.

Сбрасывать с крыш снег вручную представляется не самой лучшей идеей — при этом можно легко повредить кровлю

Обогрев для водостока

Теперь дадим ответ на вопрос: нужен ли обогрев водостоку. Для электрического обогрева существуют системы, в основе которых лежит греющий элемент в виде кабеля. Остальные узлы и детали:

  • распределительный блок;
  • датчики;
  • контроллер;
  • щит управления.

Распределительный блок объединяет провода силового и нагревательного назначения. Он состоит из сигнального провода, соединяющего блок с датчиками, муфт для герметичного соединения деталей и монтажной коробки. Блок часто устанавливают на крыше. От влаги он защищен. Датчики указывают наличие или отсутствие воды, температуру окружающего воздуха и осадки. Их располагают в желобах, на кровле. Собранные данные поступают в контроллер, включающий или выключающий систему обогрева.

Щит управления обеспечивает безопасную работу системы. Для его оснащения нужно приобрести автоматы на 3 фазы, контактор и лампу сигнализации. Для прокладки и закрепления нагревательного кабеля требуются крепежные элементы в виде заклепок, шурупов или гвоздей, а также трубки термоусадочные и монтажная лента.

Какой кабель выбрать

Для установки систем обогрева применяются три основных типа нагревательных кабелей – резистивный, саморегулирующийся и композитный.

Чтобы определиться с выбором нагревательного элемента системы, обратимся к их преимуществам и недостаткам. Так, резистивный проводник по стоимости обходится ощутимо дешевле, но его срок службы меньше, чем у саморегулирующегося и композитного кабелей. Кроме этого резистивный кабель имеет строго определенную длину секции и его оболочка не выдерживает более 80 градусов, а это значит, что пересекать такой кабель категорически запрещено и установка в водосточных трубах также не рекомендуется. Саморегулирующийся кабель регулирует свое тепловыделение в зависимости от температуры окружающей среды и изменяет мощность на разных участках, он не боится самопересечения и не перегреет себя сам. Однако этот кабель имеет большие пусковые токи, кроме этого, его матрица со временем стареет и теряет мощность, а еще кабель имеет минимальный радиус изгиба (повреждается матрица).

Композитный нагревательный кабель не имеет пусковых токов, не боится самопересечения, не имеет минимальный радиус изгиба (можно использовать в труднодоступных участках), его можно отрезать любой длины кратно метру. Оболочка кабеля плотная, без воздушных прослоек, выдерживает температуру 180 C. Благодаря композитной оболочке энергоэффективность и теплоотдача кабеля выше на 30% по сравнению с резистивным и саморегулирующимся. Обычно, композитный кабель, применяемый для кровли, имеет постоянную мощность 20 Вт/м, которой вполне достаточно для эффективной работы системы обогрева. Малая мощность позволяет сэкономить на стоимости системы электрораспределения и на затратах на электричество.

Так какой же сделать выбор? При монтаже обогрева водостоков и кровли можно использовать резистивный и саморегулирующийся кабели вместе. Их комбинированное применение снижает общую стоимость проекта и положительно сказывается на окончательном качестве системы. Принято для крыши использовать резистивные, а для водоотводов саморегулирующиеся элементы.

Однако рациональным решением будет применение композитного нагревательного кабеля для всей системы обогрева кровли. Т.к. этот кабель не перегорает в водосточных трубах (как резистивный), имеет УФ защиту и служит долго. По стоимости такая система не уступает комбинации резистивного и саморегулирующегося кабелей, а по долговечности превосходит ее.

Проектирование обогревающей системы

Обогрев кровли и водостоков, антиобледенительные мероприятия в целом требуют предварительной подготовки. Она заключается в создании проекта, тщательном расчете системы. Чем больше крыша, тем больше нужно кабеля и тем выше будет нагрузка на электросети.

Надо предварительно посчитать, во что обойдется обогрев кровли и водостоков, цена и состав комплекта аппаратуры, количество и потребление электроэнергии. Для этого необходимо определить участки, подлежащие обогреву, отметить точки размещения датчиков, выбрать конструкцию греющего элемента.

Обогрев плоской кровли

Особенностью плоской кровли является очень малый угол наклона. Снеговые массы самостоятельно не скатываются с таких поверхностей, тем более, что они обычно покрыты мягкими видами покрытия.

Поэтому система обогрева в данном случае самая простая и охватывает только водостоки и воронки. Надо оборудовать кабелем все участки, где происходит сток талой воды, а также места перепада высот (если таковые имеются).

Обогрев скатной кровли

На скатной кровле необходимо обогревать не только участки стока воды, но и весь периметр крыши. Это связано с постоянным сползанием снежного пласта вниз, к кромке, что ведет к накапливанию массы и активному образованию льда. Важно обеспечить постоянное таяние образующегося сугроба, не допускать заполнения лотков и перекрытия пути потоку воды.

Рекомендуется в дополнение к основному контуру установить кабель на ендовах или сложных участках поверхности. Если водостока нет, то по линии карниза просто прокладывают кабель в одну нитку — сосулек не будет.

Выбор зон для обогрева

Наиболее важными участками являются водостоки вертикального и горизонтального направления. Если они перемерзнут, подогрев кровли и водостоков, цена которого достаточно высока, становится бессмысленной тратой времени, усилий и денег.

Следующим по степени значимости участком является периметр крыши. Нельзя допускать скоплений снега в непосредственной близости к водосточному лотку. Если он не сможет забить его льдом, то заполнить мелким мусором и твердыми частицами пыли будет в состоянии, что надежно перекроет путь талой воде и потребует трудоемкой очистки в теплое время года.

Необходимо внимательно рассмотреть все ендовы, примыкания и прочие переходы плоскостей на кровле. Большинство из них также становится участком протока воды, поэтому надо обеспечить ей беспрепятственный отток.

Расчёт необходимой мощности

Расчет мощности греющего кабеля производится по нескольким параметрам:

  • суммарная длина горизонтальных водостоков
  • вертикальных трубопроводов
  • ендов
  • внешнего периметра крыши

Все эти значения складываются и умножаются на 25 — мощность, необходимая для обогрева 1 п. м. водостока или карниза.

Необходимо учитывать, что для неподготовленного человека расчет довольно сложен, поэтому лучше обратиться к специалисту. Неправильно рассчитанный обогрев кровли, цена которого слишком высока, будет означать потерю денег и времени.

Установка аппаратуры управления и защиты

Аппаратура устанавливается внутри дома, в специально выделенном помещении. В зависимости от мощности и типа системы могут быть использованы различные приборы, от обычных датчиков температуры до полноценных метеостанций. Шкафы управления монтируются в верхних этажах или на чердаке (оптимально), чтобы не протягивать далеко провода и кабели.

Эксплуатационные характеристики греющих кабелей

Электрические кабели для обогрева водоотводов и кровли работают в сложных условиях – под воздействием влаги, отрицательных температур, механических нагрузок. Поэтому необходимо, чтобы кабели обладали следующим набором характеристик:

  • герметичностью оболочки и стойкостью к атмосферной влаге;
  • стойкостью к УФ-излучению;
  • способностью не изменять свои свойства при высоких и низких (отрицательных) температурах;
  • высокой механической прочностью, позволяющей противостоять нагрузкам от снега и льда;
  • безопасностью, связанной с высокими электроизоляционными свойствами.

Поставляются кабели в бухтах или готовых греющих секциях – отрезанных фрагментах фиксированной длины с муфтой и питающим проводом для подключения к сети.

Секции – более удобный вариант, монтировать который проще. Кабель в бухтах, как правило, применяют для водоотливов и кровель сложной конфигурации, для которых стандартные секции не подходят.

Обустройство электрического обогрева кровли и водостоков

Итак, самое простое и популярное решение проблемы – прогреть карнизы змейкой. На 1 метр карниза нужно будет установить 6-8 метров кабеля, чтобы достигнуть мощности около 180 Вт/м на этот же квадрат.

Есть и более экономное решение, разработанное некоторыми современными фирмами: под кабель монтируются листы меди или стали, что менее эффективно. Такой установке достаточно работать с мощностью 30 Вт/м, т.к. тепло будет распределяться от кабеля уже на 25-30 см. А всего энергопотребление будет снижено в 6-8 раз, что довольно существенно для частного дома. Заметим, что такие обогревательные системы еще и на порядок пожаробезопаснее.

Суть работы данной системы

Состоит система обогрева кровли из таких элементов:

  1. Кабель нагревательный.
  2. Автоматика.
  3. Дополнительные элементы для крепления.
  4. Электрораспределительная сеть.

Сердце нагревающего кабеля – это греющая матрица, и разные производители дают разный ее срок службы.

Подбор необходимого оборудования

Сложная автоматическая система предполагает расположение в самых критических местах датчиков, которые смогут отслеживать температуру и автоматически включать обогрев тогда, когда есть опасность образования наледи. Причем отслеживать они могут не только температуру, но и влажность. Вот почему автоматическая система хоть и выходит дороже обычного резистивного кабеля на 20%, зато экономит саму электроэнергию.

А вот для вопроса, какой кабель лучше – резистивный или саморегулирующийся – однозначного ответа нет. Дело в том, что на крышах простой конструкции устанавливать резистивный кабель экономически выгоднее, ведь сложной автоматики для него не нужно: просто настраиваем кабельную систему на нужный диапазон температур. А вот крыши с разными скатами, мансардными окнами и другими конструктивными элементами резистивная система уже не эффективна – нужна саморегулирующая. Хотя еще саморегулирующийся кабель можно резать на куски прямо во время монтажа, почему и всю нагревательную систему с ним намного проще спроектировать.

Конечно, нередки и такие ситуации, когда на одной крыше необходимо комбинировать целых две системы ради достижения желаемого результата.

Тонкости монтажа

Крепить систему обогрева лучше в теплое время года. Далее мы расскажем про обогрев плоской и скатной кровли в отдельности.

Обустройство электрического обогрева кровли и водостоков

Самый простой обогрев – плоской кровли с парапетами и внутренними воронками. В этом случае достаточно обогревать только сами воронки или водосточные трубы.

Обустройство электрического обогрева кровли и водостоков

Здесь уже кабель устанавливать нужно во всех наружных трубах. Если же есть перелив из разных уровней кровли, тогда обогреваем и место перелива, и вероятный путь талой воды к самому близкому водоприемнику.

Обустройство электрического обогрева кровли и водостоков

Укладывается нагревательный кабель обязательно во всех желобах и водосточных трубах по периметру кровли. Дополнительно вы можете установить систему обогрева в таких проблемных местах, как ендова и сложные части крыши.

Обустройство электрического обогрева кровли и водостоков

Если же по краю кровли нет ни водосточной трубы, ни желоба, тогда под крышей просто подвешиваем одну нитку кабеля – она «обрежет» сосульки.

Обустройство электрического обогрева кровли и водостоков

Отметим, что навесные водосточные желоба обогревать приходится меньше, чем встроенные – просто учитывайте это при проектировании дома.

Обустройство электрического обогрева кровли и водостоков

Кроме того, безопаснее крепить кабель на специальную ленту, которая сохраняет кровельное покрытие в целостности:

Как выбрать качественные комлектующие?

Есть два основных показателя, которые характеризируют качество нагревательного кабеля. Так, это мощность в покое, которую измеряют при температуре воздуха в 0°С и рабочая мощность, которую измеряют во льду, при его температуре 0°С. Обычно оба эти показателя производители указывают прямо на греющем кабеле.

К сожалению, со временем мощность всегда уменьшается, и чем хуже кабель по качеству – тем быстрее. А уменьшение мощности нагревательного кабеля всегда приводит к тому, что система обогрева все хуже и хуже справляется со своими функциями. Только самые дорогие кабеля способны не менять свою мощность в течение 10-ти лет.

Но берите во внимание такие тонкости. Так, зарубежный производитель обычно указывает мощность кабеля при сетевом напряжении в 240В, тогда как в России оно составляет 220В. А, значит, мощность такого кабеля на деле меньше 10%, что важно для точных подсчетов. Поэтому лучше приобретать нагревательные кабеля таких компаний, которые разрабатывают свою продукцию также специально для России. Заметим, что нередко проектировщики перестраховываются и советуют покупателем смонтировать более мощный кабель, чем это необходимо.

Ради собственной же безопасности старайтесь использовать оригинальные комплектующие от того же производителя, что и кабель. Причем требовать это нужно от поставщиков, которые всегда стремятся сэкономить. Еще лучше – обращаться напрямую в официальное представительство: таковые легко найти в интернете и у них можно сразу заказать профессиональную установку.

Важно, чтобы внешняя оболочка кабеля была стойкой к ультрафиолетовым лучам и не разрушалась со временем.

Причины появления наледи на кровельных скатах

К образованию наледи на кровле и отдельных элементах водостока приводит существенная температурная разница между холодным карнизом и подогреваемой частью кровельной конструкции. Причин подобного явления может быть множество.

Причины появления наледи на кровельных скатах

Низкая теплоизоляционная защита

Недостаточное утепление крыши может привести к теплопотерям дома, скоплению снежного покрова и появлению ледяной корки.

Теплопотери обеспечивают подтаивание снега даже в условиях пониженных температур, в результате чего талая вода движется по всей площади кровельных скатов, а на более холодных участках она превращается в лед.

Причины появления наледи на кровельных скатах

Недостаточная термозащита может стать причиной разрушения кровельного пирога, гниения утеплителя и появления плесени на внутренних поверхностях стен.

Климатические условия

Не менее серьезную проблему обледенения кровли и водостоков представляют климатические условия региона и суточные колебания температур.

Даже при условии правильной организации кровельной конструкции колебания температур в разное время суток могут привести к появлению наледи.

Причины появления наледи на кровельных скатах

Перепад температур в ночное и дневное время может отмечаться по всей площади кровли, что в свою очередь чревато промерзанием поверхности. В дневное время суток происходит прогрев поверхности и подтаивание снега, а в ночное время – ее повторное промерзание и образование ледяной корки.

Конструктивные особенности кровли

Нестандартные конструкции кровель и наличие сложных элементов: башен, внутренних углов, воротников, горизонтальных площадок, резных водостоков приводят к образованию дополнительного снежного покрова.

Причины появления наледи на кровельных скатах

Чтобы избежать проблемы обледенения, специалисты рекомендуют обустраивать геометрически простые кровельные конструкции с наклоном скатов не менее 30 градусов.

Современная система электрического обогрева крыши предусмотрена для установки в зонах, подверженных заснеживанию и обледенению.