Обогрев водостоков — монтаж системы обогрева своими руками

 

 

В холодное время года часто случается так, что замерзают водопроводные трубы и дренажные системы. Чтобы избежать снижения функциональности, необходимо выполнять обогрев водостоков, их воронок и желобов.

Описание технологии

Технология обогрева водостоков и кровли считается относительно новой. Системы подогрева кровли стали активно устанавливать в течении последних 3-5 лет. Стоит отметить, что проводились попытки осуществления подобной технологии и в середине 20 века в СССР, однако тогда ее посчитали довольно дорогой. Главной причиной отказа от этой технологии стала высокая стоимость электроэнергии и большие расходы при изготовлении специального кабеля (кабель для обогрева водостоков существенно отличается от обычного). В связи с разработкой новых материалов в 90-х годах 20 века и в начале 21 века подогрев кровли стал широко распространяться (преимущественно в торговых центрах, где есть в нем острая необходимость).

Строение водостока.

Система решает вопрос обогрева кровли при помощи специального кабеля. Основным недостатком всех типов подобных кабелей является невозможность их полноценного функционирования при температурах ниже -15 градусов по Цельсию. Такие кабели рекомендуется применять во время оттепелей зимой, ранней весной и осенью. Это связано со следующими факторами:

1. Большой расход электроэнергии. Формула проста: на каждые 3 градуса понижения температуры ниже -15, расход увеличивается в 1,5 раза;
2. При температуре ниже -15 обычно осадки (в виде снега) не выпадают. Поэтому использование подобной системы при таких температурах не выгодно;
3. Основной минус включения такой системы при температурах ниже -15 заключается в том, что процесс таяния идет постепенно, с образованием воды. При низких температурах вода очень быстро (мгновенно) преобразовывается в лед. Именно это и является главной причиной бессмысленности включения системы обогрева водостоков, поскольку лед может повредить (порвать) водосточные желоба и ливневки.

Чтобы не допустить включения системы при низких температурах, систему автоматизируют, устанавливая датчики контроля температуры.

Их следует приобрести отдельно, поскольку кабель без датчиков (сам по себе) вполне способен работать. Подобное регулирование позволяет не допустить ложное включение системы и выполнить настройку параметров под конкретный климатический район. Это существенно оптимизирует энергозатраты. При этом важно разместить датчики влажности в разных точках кровли для исключения ложного срабатывания системы подогрева (система должна включаться только когда есть осадки).

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.

С работающей в автоматическом режиме кабельной системой антиобледенения не могут сравниться ни механический, ни химический способы удаления льда и снега. Первый вынуждает задействовать людские ресурсы и специальное оборудование, к тому же очистка лопатами и ледорубами небезопасна для крыши и водостока. Второй требует нанесения на кровлю специальных дорогостоящих эмульсий, которые надо периодически обновлять.

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

Конструкция гибких кабельных элементов позволяет обогревать крыши самой сложной конфигурации. Устройство системы антиобледенения зависит от климатических особенностей региона, типа кабеля и степени теплоизоляции кровли.

Материалы  для обогрева водосточной системы

Кабель резистивный

Состоит из оболочки, изоляционного слоя и центральной жилы. Так как она характеризуется определенным электрическим сопротивлением, то при прохождении по ней тока происходит выделение тепловой энергии. При неизменной его величине температура нагрева будет постоянной. Преимуществом является относительно низкая стоимость.

По мощности кабель подбирается из расчета в среднем 20 – 50 Вт/п.м. при условии, что желоба из металла. Для пластиковых предельное значение – 17 Вт/п.м. Но есть и недостаток. Во-первых, неизменная температура нагрева, во-вторых, за ним нужен постоянный уход. Например, если он завален мусором, то начнет сильнее нагреваться и может «сгореть».

Кабель резистивный зональный

Это усовершенствованный вариант предыдущего типа. Он обладает повышенной надежностью, может работать даже при частичном повреждении, более удобен в монтаже.

Кабель саморегулирующийся

Роль нагревательного элемента играет специальная матрица, которая в зависимости от изменений внешней температуры меняет свое сопротивление, тем самым автоматически регулируя степень нагрева. Цена на него более высокая, но в плане эксплуатации он привлекателен тем, что потребление электроэнергии в общем значительно ниже. Кроме того, отсутствует необходимость установки в схеме температурного датчика.

Мощность саморегулирующегося кабеля подбирается в пределах 15 – 30 Вт/п.м. Однако нужно учесть, что срок его эксплуатации меньше из-за повышенного «старения» матрицы. Кроме того, у него есть «стартовый ток», и это нужно учитывать при подборе номинала автомата защиты.

Имеются 2 варианта исполнения такого кабеля: с линейным изменением мощности и со скачкообразным. Последний тип изделия более быстро набирает необходимую температуру.

Советы

• Такая работа должна проводиться комплексно. Если не организован обогрев кровли, то монтаж системы антиобледенения только для водостока теряет всякий смысл.

Как вариант – прокладка резистивного кабеля только в желобах, а в трубах – саморегулирующегося.

• Для кровли холодного типа следует рассчитывать на мощность кабеля 25 – 30 Вт/п.м. При большой протяженности водостока она увеличивается. В таких случаях есть смысл организовать параллельное подключение «линий».

• Кабеля монтируют несколькими способами: обвивают вокруг желобов и труб, прокладывают вдоль (прямо или петлями). Все зависит от конкретного места установки. Критерий один – качественный обогрев поверхности.

• Необходимо предусмотреть жесткую фиксацию кабелей на элементах водостока. На них будет воздействовать не только вода, но и частички тающего льда.

• При температуре на улице ниже -10 0С систему подогрева включать не рекомендуется.

• Уложенные кабеля не должны препятствовать свободному току воды.

Конкретной рекомендации по прокладке кабелей быть не может (соотношение их длины с протяженностью водостока), расположение. Многое зависит от особенностей климата в данном регионе, материала желобов и труб, толщины их  стенок, ширины (диаметра).

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.

Подготовка к укладке

Крепление кабеля для обогрева с помощью специальных клипс.

Многие люди часто задают вопрос: с чего следует начать монтаж кабеля? Как и в любых других инженерных работах, вначале составляется схема укладки. При составлении схемы стоит учесть желоба, в которых требуется более интенсивный обогрев. Там кладут 3-4 жилы, вместо стандартных 2. Кроме того, по количеству кабеля рассчитывается количество крепежа. Так на каждые 2 горизонтальных погонных метра требуется 3 точки крепления, а на 1 вертикальный погонный метр 2-3 точки. На схеме можно рассмотреть возможность укладки кабеля на кровлю.

Перед установкой необходимо определить теплые зоны. Такими местами считаются участки скопления снега. Поскольку снег обладает хорошими теплоизоляционными свойствами, то очень низка вероятность образования воды и влаги на этих участках. Не требуют сильного обогрева участки, которые продуваются ветром, так как ветер подсушивает влагу.

После определения таких зон и расчета длины кабеля необходимо выбрать датчики и систему управления. Примитивная система состоит из термодатчика и метеостанции. В качестве системы направления используют интеллектуальное программируемое реле. Настоятельно рекомендуется приобрести некоторое количество датчиков влажности. Далее электриками выполняется схема разводки. Отдельно стоит сказать, что следует ставить как можно больше распределительных коробок, поскольку они экономят метраж провода и позволяют осуществить быструю замену поврежденного участка. Коробки должны быть водонепроницаемыми (морского исполнения). Обычно их устанавливают на каждые 2-3 погонных метра провода. В процессе расчетов рекомендуется брать 10% кабеля в запас на «порезку» и на укладку в труднодоступных местах.

Расчет мощности

Допустим, у нас на крыше имеется горизонтальный подвесной желоб длиной 11 м, диаметр которого 15 см, и вертикальная сточная труба диаметром 90 мм и длиной 15 м.

Расчет нужной длины:

• длина желоба 11 м, соответственно, умножая ее на 2 (в желобе нужно укладывать 2 кабеля), получим в общем – 22 м;
• длина сточной трубы 15 м – здесь для обогрева хватит одного провода, то есть умножаем на 1, получаем 15 м;
• Общая длина равна 22 м + 15 м = 37 м.

Расчет мощности:

• для данных условий мощность равна 25 Вт на метр погонный;
• суммарная мощность системы равна произведению длины провода на расчетную мощность – 37 м * 25 Вт/м = 925 Вт.

Порядок монтажа системы антиобледенения

После выполнения всех необходимых расчётов приступают к подготовительным мероприятиям, собирают необходимый инструмент и закупают материалы и оборудование. После этого начинают монтаж системы «антилёд».

Подготовительный этап

Подготовка основания включает в себя удаление неработоспособных элементов старой системы снеготаяния, если такая была ранее установлены. Места укладки греющего кабеля очищают от накопившегося мусора и грязи. Кроме того, осматривают кровлю с целью выявления предметов и острых краёв, таящих в себе опасность повреждения кабеля.

Монтажные работы

Сборку обогревающей системы начинают с крепления электронного модуля. Лучше всего для его установки использовать отдельный шкаф управления. Монтаж других элементов конструкции ведут в такой последовательности:

1. Устанавливают сигнальные сенсоры. Датчик температуры следует закрепить в месте, исключающем попадание прямых солнечных лучей, вдали от систем отопления, вентиляции и кондиционирования. Сенсор выпадения осадков монтируют на открытом участке крыши. Датчики влажности крепят в зонах, которые первыми оказываются под действием талой воды.Сигнальные датчики устанавливают таким образом, чтобы обеспечить возможность их чёткого и своевременного срабатывания
2. Прокладывают силовые и сигнальные кабели. Для их крепления используют нейлоновые стяжки и пластиковые фиксаторы. После укладки проводники следует прозвонить, а в силовых линиях дополнительно измерить сопротивление изоляции.
3. Укладывают греющие кабели. Для их фиксации используют предусмотренные производителем кронштейны, металлические зажимы и накладки. Можно также использовать перфорированную монтажную ленту с тем условием, чтобы не были повреждены оболочки нагревателей. При укладке следует исключить возможность свободного провисания обогревающих линий в воздухе.Для крепления греющего кабеля можно использовать специальную перфорированную ленту
4. Концы кабелей заводят в распределительные коробки, замеряют сопротивление и отсутствие пробоя изоляции у каждой секции. Минимальное значение, которое при этом должен показать мегомметр, — 10 Мом/м.Для монтажа и крепления греющего кабеля в водостоках длиной более 3 м используют металлический трос

    

   Ряд операций, таких как намотка дополнительного слоя изоляции в местах установки фиксаторов, заделка концов электрических нагревателей, сигнальных и силовых кабелей и др., можно выполнять на земле или в помещении. Это позволит снизить риск повреждения кровли во время монтажных мероприятий.

5. Выполняют электрические подключения греющих, силовых и сигнальных кабелей между собой и с блоком управления. Нагревательные секции и шкаф управления заземляют.Подключение нагревательных кабелей выполняют в строгом соответствии со схемой коммутации и защиты
6. При подходящей температуре наружного воздуха проводят включение антиобледенительной системы на 1 час, после чего замеряют потребляемый каждой секцией ток. В случае отклонения от номинальных значений, выявляют и устраняют причины неполадок. Для проверки работоспособности датчиков воды и осадков при чистом небе допускается их полив водой.

Видео: анимированная инструкция по монтажу нагревательного кабеля

Согласно СНиПу –85, который регламентирует порядок установки и эксплуатации электротехнических устройств, монтаж греющих кабелей можно вести при температуре наружного воздуха не ниже минус 15 °C. Установку нагревателей необходимо завершить до выпадения первого снега и образования наледи на крыше. Лучшим временем для монтажа можно считать последние недели осени. Если же по какой-либо причине работы затянулись до появления снежных шапок и ледяных пробок на крыше и в водостоке, то потребуется тщательная очистка мест укладки кабеля от осадков.

Монтаж системы антиобледенения связан с риском, поэтому работать без страховки запрещено

Выбор аппаратуры управления и защиты

Включение и выключение нагревающих кабелей в заданных температурных границах и в соответствии с состоянием датчиков влажности и осадков происходит по команде модуля контроля и управления. В зависимости от сложности и функциональности, эти устройства делятся на два типа:

• термостатические устройства. Представляют собой приборы, которые реагируют на изменение сопротивления датчика температуры. Термостат позволяет устанавливать предельную температуру, при которой встроенное реле подключает внешнюю нагрузку. При использовании нагревателей большой мощности коммутация осуществляется с использованием внешних контакторов или магнитных пускателей;Термостат регулирует систему снеготаяния
• метеостанции. Устройства этого типа отслеживают не только температуру, но и влажность, наличие осадков и другие погодные факторы. Наличие дополнительных датчиков позволяет включать нагрев только по факту появления осадков.

Конечно же, первый вариант в силу своей конструктивной простоты стоит в разы дешевле второго. Несмотря на это, использовать его в регионах с высокой влажностью не рекомендуется, поскольку в этом случае появляются риски неправильной интерпретации данных термодатчика. В результате вместо своевременного таяния снега на крыше могут накапливаться залежи льда.

Метеостанция установки «антилёд»и схема её подключения

Метеостанция лишена этих недостатков, но имеет более сложную конструкцию, а следовательно, и менее надёжна. Тем не менее выбор этого варианта позволит построить систему снеготаяния, способную работать в автоматическом режиме и за счёт более чуткого управления экономить электроэнергию.

Для защиты элементов системы при превышении тока нагрузки или коротком замыкании в электрическую схему устанавливают автоматический выключатель. Кроме того, используют устройство защитного отключения, которое отслеживает утечки тока через изоляцию и при её появлении может обесточить всю систему или отключить отдельные секторы нагревателей.

Советы по эксплуатации системы таяния льда

Надёжную, долговечную работу системы антиобледенения гарантирует не только правильно выполненный монтаж, но и регулярное, своевременное обслуживание. Приводим несколько правил эксплуатации, которые способствуют безотказной работе оборудования:

1. В начале каждого сезона, а именно после того, как с деревьев опадут листья, кровлю и элементы водостоков очищают от мусора и грязи. Чтобы не повредить кабели и датчики, уборку выполняют мягкими щётками. В местах сильных загрязнений используют воду.
2. Систему включают в диапазоне температур наружного воздуха от -15 до +5 °C.
3. Один раз в три месяца делают осмотр и профилактические работы, которые включают подтяжку резьбовых соединений и восстановление повреждённой изоляции. Кроме этого, проверяют работоспособность устройства защитного отключения.
4. Для защиты кабелей от механических повреждений в местах возможного обрушения снега и наледи устанавливают заградительные сооружения.

В завершение хочется дать совет: не допускайте к работам по монтажу и обслуживанию контура случайных людей. Только квалифицированные работники, прошедшие специализированную подготовку, знают, как обращаться со столь деликатной и чувствительной системой.

Видео: как сделать систему снеготаяния своими руками

При соответствующих знаниях и минимальных навыках монтаж системы антиобледенения не представляет трудностей. Вместе с тем работы на высоте требуют предельного внимания и собранности. Кроме того, рекомендуем освежить в памяти правила техники безопасности при работе с высоким напряжением и неукоснительно им следовать во время монтажа и эксплуатации оборудования.