Система обогрева кровли против обледенения крыши

Зима – время испытания на прочность всех зданий и сооружений, построенных человеком. Это вызвано не только воздействием низкой температуры на строительные материалы, но и выпадением осадков. Наибольшее влияние оказывают снегопады, нагружающие кровли домов десятками тонн дополнительного веса.

Скопление осадков на крышах – причина аварий и несчастных случаев

При выпадении снега включается сложный механизм нагрузки стропильной системы, во многом увеличивающий вероятность ее разрушения и снижающий эффективность работы прилегающих коммуникаций. Процесс таяния на наклонных скатах начинается при температуре от -10 °С и выше, что связано с большим углом падения солнечных лучей. Негативное влияние осадков, выпавших на кровлю в зимнее время года, проявляется в следующем:

• во время таяния снега, вызванного солнечным нагревом или отведением тепла от внутреннего подкровельного пространства, происходит обратный процесс кристаллизации воды, которая стекает через края крыши и систему водоотведения. В результате по краям кровли образуются крупные и острые сосульки, представляющие опасность для проходящих внизу людей;
• таяние нижнего снежного слоя и его последующее затвердевание приводят к образованию прочной ледяной корки. Ее падение на землю в весеннюю пору представляет не меньшую опасность, чем сосульки. Кроме того, корка способствует удерживанию большего количества осадков, чем это может быть предусмотрено конструкцией стропильной системы. Увеличение нагрузки на кровлю приводит к ее ускоренному изнашиванию, а в особых случаях – к аварийному разрушению;
• для удаления образовавшихся ледяных наростов с крыши обычно применяют грубую силу и инструменты с острыми металлическими краями. Их использование приводит к появлению трещин в шифере, деформирует металлические покрытия из профнастила и металлочерепицы, а также повреждает гидроизоляционные слои битумной мастики и рубероида.

Видео: Обогрев кровли и водостоков

Обогрев кровли – надежный способ предотвратить обледенение крыши

Чтобы предупредить появление корки льда и сосулек, необходимо удалять свежевыпавшие осадки с кровельной поверхности. Это можно сделать при помощи искусственного подогрева крыши, при котором используются отработанные дымовые газы из печи или электрические нагревательные элементы.

Обогрев дымовыми газами позволяет обработать лишь небольшие участки кровли и является сложным в реализации, поэтому наибольшее распространение получил подогрев при помощи электричества. В зависимости от требований заказчика к эффективности системы и типа здания, нагревательные кабели могут быть рассчитаны на работу от сети 220, 24 или 12 В.

Подогрев кровли рекомендуется в следующих случаях:

• высокая температура в подкровельном пространстве, возникающая из-за активной эксплуатации жилой мансарды или наличия производственного оборудования;
• малый уклон крыши, способствующий удерживанию осадков и повышению толщины их слоя. Крутые скаты интенсифицируют естественное осыпание снега, однако слабо распространены из-за высокой парусности;
• наличие пешеходных тротуаров или автомобильных дорог, расположенных около стен.

Принципиальная конструкция обогрева кровли

В отличие от большинства привычных электрических схем, конструкция для обогрева крыши проста и надежна. Она включает следующие элементы:

• пакетный выключатель, через который осуществляется подключение к сети. Если планируется установка автомата, следует подбирать наиболее мощные модели, рассчитанные на большую силу тока. При активном использовании отопления потребление электроэнергии составляет около 0,3 кВт на 1 м² отапливаемой крыши;
• нагревательный кабель – выполняет основную функцию удаления снега и льда с поверхности кровли. Его конструкция представляет собой два изолированных провода и сопутствующие материалы обмотки;
• комплект датчиков, регистрирующих окружающую температуру, попадание осадков на крышу и движение воды через систему водостока. Датчики реагируют на изменение температуры окружающего воздуха, влажности в сточном канале и оттока талой воды;
• регулятор температуры – представляет собой устройство, обеспечивающее включение нагревательного кабеля при соблюдении заданных условий (температура воздуха ниже предельного значения, выпадение осадков, прекращение оттока воды и пр.).

Нагревательный кабель – основа эффективного обогрева кровли

В отличие от бытовых обогревательных приборов, максимальной температуры кабеля для крыши недостаточно для расплавления или деформации кровельных покрытий, однако хватает для эффективного растапливания снега и льда. Всего применяются два типа кабелей – резистивный и саморегулируемый.

1. Резистивный кабель имеет наиболее простую конструкцию и отличается от аналогов невысокой стоимостью. Его жилы изготавливаются из нихромового сплава, используемого во многих нагревательных приборах. Для изоляции применяются полимерные материалы, стойкие к высокой температуре. Экранирование кабеля обеспечивает медная оплетка. Наружная оболочка изготовлена из высокопрочного полимера, выдерживающего любые атмосферные воздействия.

Электрическое сопротивление такого кабеля постоянно по всей длине, что приводит к равномерному нагреву независимо от удаленности места подключения. Максимальная рабочая температура определяется длиной проводов, поэтому однажды рассчитанный и приобретенный кабель нельзя укорачивать, чтобы не вызвать перегрева.

2. Саморегулирующийся кабель отличается большей стоимостью и эффективностью при неравномерном обледенении крыши, позволяя снижать расход электроэнергии. Отличия конструкции от резистивного кабеля заключаются в наличии токопроводящего элемента (обычно на основе сажи), сопротивление которого зависит от температуры.

В месте контакта со льдом температура кабеля падает и вызывает уменьшение сопротивления, приводящее к повышению силы тока и степени нагрева. После плавления льда температура и сопротивление кабеля увеличиваются, снижая интенсивность нагрева. Такой принцип работы полезен при прокладке во впадинах и внутренних углах, в которых происходит повышенное накапливание осадков и образование талых вод.

Видео: Обогрев кровли, желобов и водостоков нагревательным кабелем ЧТК

Особенности монтажа

1. Система обогрева не требует покрытия всей площади кровли. При оснащении больших зданий нагревательный кабель достаточно расположить по краю крыши. Этого хватит, чтобы предотвратить появление сосулек в зонах жилой застройки.
2. Помимо укладки кабеля на поверхность кровли, следует уделять внимание обогреву водостоков, поскольку через них отводится талая вода. Именно замерзшие водостоки являются причиной образования больших сосулек и накапливания тяжелых ледяных корок. С целью обогрева водостоков нагревательный кабель укладывается по всей длине горизонтальных желобов и вертикальной трубы. Расход электроэнергии на подогрев водоотвода составляет 30-40 Вт/м.

Затраты на использование электрического обогрева кровли не настолько велики, чтобы сделать его экономически нецелесообразным. Общее время подогрева не превышает одной-двух недель даже в суровые зимы, поскольку его включают лишь в период выпадения осадков. Электрическая система отопления значительно повышает удобство эксплуатации здания, снижает опасность травматизма и увеличивает промежутки между плановыми ремонтами кровли.