плоская кровля с подогревом
Строительные вакансии
Плоские кровли технические решения снеготаяния и антиобледенения
Плоские и эксплуатируемые кровли высотных зданий, обширные крыши коммерческих и промышленных объектов представляют собой нелегкую задачу с точки зрения организации системы антиобледенения и снеготаяния. Пути ее решения могут быть разные и зависят они от конкретного объекта. Однако некоторые общие принципы существуют, и о них пойдет речь в нашей статье.
Рис. 1. Плоские кровли требуют особого подхода, так как неквалифицированный рабочий с лопатой способен быстро привести в негодность даже самую дорогостоящую мягкую кровлю
В современном строительстве подогрев кровли рассматривается не только как часть вопроса ресурсо- и энергосбережения, снижения эксплуатационных затрат и увеличения срока службы здания, но и как часть архитектуры. С одной стороны, жилые и офисные здания стремительно устремились ввысь, а с другой – постепенно в городском строительстве все большее распространение получают объекты с плоскими эксплуатируемыми кровлями с внутренней ливневой канализацией. Иногда на такие кровли выносится технический этаж, делаются смотровые, вертолетные площадки для службы МЧС, обустраиваются зоны отдыха.
Масштабы городского строительства в подобном архитектурном стиле приобретают массовый характер, и сразу встает вопрос об эксплуатации данных кровель в зимний период. Задуваемый ветром снег скапливается во всех проблемных местах, образуются сугробы и наледь, что очень затрудняет эксплуатацию кровли. Утилизация снега с эксплуатируемой кровли представляет большую проблему, поскольку механическая очистка снега влечет за собой сброс его на землю, а это недопустимо.
В то же время за городом возводится множество коммерческих и промышленных объектов, огромные площади кровли которых также требуют особого подхода, так как неквалифицированный рабочий с лопатой способен быстро привести в негодность даже самую дорогостоящую мягкую кровлю, отремонтировать которую будет стоить владельцу здания огромных средств (рис. 1).
Варианты технических решений
Система кабельного обогрева
Рис. 2. Система кабельного обогрева плоской кровли
Сегодня многим известны кабельные (электрические) системы подогрева кровли различных производителей, достаточно хорошо себя зарекомендовавшие (рис. 2). Тем не менее напомним, что система антиобледенения представляет собой сложную электротехническую систему, предназначенную для защиты в зимнее время крыш и водосточной системы от снега и наледи.
Наибольшее распространение данная технология получила в настоящее время на скатных кровлях, где ее применение особенно актуально в роли защиты людей и фасадов зданий от риска падения вниз ледяных и снежных глыб. Но не менее активно используется она и на плоских крышах. При этом для каждого объекта система обледенения проектируется индивидуально.
Система снеготаяния по принципу «теплый пол»
В отличие от технологии кабельного обогрева система «теплый пол» на кровле – явление совершенно новое. Принцип работы системы прост: в кровельный «пирог» закладывают трубы, в которые закачивают антифриз. Подогрев системы может происходить от разных источников: от центральной системы отопления или от автономной системы.
Недостаток такой системы – создание дополнительной нагрузки на кровлю и коммуникации. Кроме того, существует риск, что трубы могут потечь.
Плоские кровли из наплавляемых рулонных материалов
Система кабельного подогрева
Рис. 3. Главная задача системы антиобледенения – обеспечить отвод талой воды
Главная задача системы антиобледенения – обеспечить отвод талой воды (рис. 3). На крышах с внешней системой водоотвода прогреваются площадка вокруг парапета и водосток целиком.
Типовое решение кабельного обогрева для плоской кровли с внутренним водостоком представляет собой систему нагревательных кабелей, которые обеспечивают непрерывный сток воды. Нагревательный кабель должен быть уложен по всему периметру и в сточных гранях плоской крыши. В зависимости от общей схемы укладки кабеля рекомендуется также предусмотреть обогрев участков примыканий кровли к вертикальным стенам, поскольку там создаются условия для накопления снега и образования протечек.
Как и на всякой другой кровле, на плоских крышах кабель устанавливается в местах наибольшей концентрации талых и дождевых вод – в районе водосточных воронок. Возможно применение обогреваемых воронок. Это готовые изделия мощностью 50 Вт, встраиваемые в водоприемные воронки. В других случаях проходимость воронок обеспечивается пропусканием в них петли кабеля до теплой зоны.
Единственная проблема в применении данной системы может возникнуть из-за недостатка мощностей для ее работы на кровлях больших площадей (в среднем требуется порядка 300-400 Вт тепла на 1 м2). Применение системы обогрева только вокруг водосточных воронок снижает мощность, потребляемую системой. Однако следует учитывать, что в таком случае сохраняется необходимость механической уборки снега в снежные зимы, так как на остальной площади кровли он все равно скапливается.
Еще одна трудность – подведение электрического питания, поскольку система, как правило, устанавливается на крыши, изначально на нее не рассчитанные. Для этого выполняется внешняя проводка по крыше, которая закладывается в гофрированные трубы или кабель-каналы.
В кровельный «пирог» кабель закладывать нельзя, поскольку это может привести к потере им герметичности.
Система «теплый пол»
Возможности применения системы «теплый пол» в конструкциях плоских кровель из наплавляемых рулонных материалов показаны на рис. 4 и 5.
Рис. 4. Система подогрева «дышащих» кровель. 1 – железобетонная плита перекрытия; 2 – гидроизоляция кровли рулонным битумным материалом; 3 – утеплитель; 4 – арматурная сетка; 5 – тепловая труба; 6 – выравнивающая стяжка; 7 – основной кровельный ковер
В инверсионных кровлях (см. рис. 5) на стяжку, выполненную на бетонном перекрытии и создающую необходимые уклоны, настилается гидроизолирующий ковер. Поверх гидроизоляции плотно друг к другу укладываются полистирольные плиты теплоизоляции с торцевым ступенчатым исполнением и фильтрующий слой из синтетических волокон (геотекстиль). Для неэксплуатируемых кровель по геотекстилю устраивается пригрузочный слой из гравия толщиной не менее 50 мм. В этом слое и укладываются трубопроводы системы снеготаяния.
Эксплуатируемая кровля и вертолетные площадки
Система кабельного подогрева
Рис. 5. Система снеготаяния в инверсионных кровлях. 1 – железобетонная плита перекрытия; 2 – уклонообразующая цементно-песчаная стяжка; 3 – гидроизоляция кровли рулонным битумным материалом; 4 – утеплитель; 5 – фильтрующий слой; 6 – арматурная сетка; 7 – тепловая труба; 8 – пригрузочный слой из гравия
На эксплуатируемых кровлях помимо обогрева водосточной системы возможна укладка кабеля под плитку, в бетонно-песчаную стяжку. При этом, чтобы не повредить кабель при его закладке, необходимо соблюдать особую осторожность. Нагревательный кабель после укладки засыпается тонким слоем песка (20–30 мм), на который в дальнейшем укладывают тротуарную плитку. Толщина плитки обычно составляет 60–100 мм. Поскольку общая толщина слоя над кабелем достигает 100–130 мм, для более эффективной работы системы снеготаяния желательно увеличивать установочную мощность на 10–15 %.
Это решение имеет свои достоинства и недостатки, основным из которых является высокая потребляемая мощность всей системы. Так как часть выделяемой энергии поглощается плиткой и стяжкой, а на больших высотах еще и «сдувается» ветром, при расчете кабельной системы закладывается большая мощность, чем обычно. Выделяемая им мощность выбирается из расчета не менее 400 Вт/м2.
На крышах многоэтажных зданий и вертолетных площадках меньшая выделяемая мощность кабеля приведет к тому, что по всей площади кровли может образоваться «ледяной каток». Если средняя площадь кровли около 2000 м2, легко рассчитать, что общая потребляемая мощность составит не менее 800 кВт. Такого запаса нет ни у одного здания. Работа метеостанций в таких условиях ожидаемого результата не даст. Можно включать систему секционно и поочередно, но эффективность работы системы будет очень низкой.
В стяжку рекомендуется закладывать резистивный кабель, поскольку у него нет свойства «старения матрицы» и он имеет небольшие пусковые токи (необходимы значительные дополнительные мощности). Перед монтажом кровельного покрытия все ветки кабеля «прозванивают» поскольку потом для его замены площадку придется вскрывать.
Система «теплый пол»
Рис. 6. Система «теплый пол на эксплуатируемой кровле». 1 – железобетонная плита перекрытия; 2 –Уклонообразующая цементно-песчаная стяжка; 3 – гидроизоляция кровли рулонным битумным материалом; 4 – утеплитель; 5 – фильтрующий слой; 6 – арматурная сетка; 7 – тепловая труба; 8 – гравий фракции 10–20 мм; 9 – песок; 10 – плиты тротуарные.
Как и в случае с кабельной системой подогрева в качестве пригрузочного, защитного и одновременно эксплуатационного, слоя на эксплуатируемой кровле с системой подогрева «теплый пол» используется настил из тротуарных или керамических плит. Подогрев кровли (трубы контуров системы снеготаяния) монтируются в слое песчано-гравийной (песчаной, цементо-песчаной и т.п.) засыпки толщиной не менее 30 мм (рис. 6).
При использовании плоской кровли для стоянки (проезда) транспорта или для вертолетных площадок особое значение приобретают вопросы устойчивости к нагрузкам и долговечности тепло- и гидроизоляционных слоев. Поэтому, как правило, применяют экструзионный (дорожный) полистирол (слой теплоизоляции), поверх которого дополнительно укладывают технологический гидроизоляционный слой (например, полиэтиленовую пленку).
Экспериментальная система с устройством снегоплавилен
Рис. 7. Обогрев «зеленой кровли». 1 – железобетонная плита перекрытия; 2 – уклонообразующая цементно-песчаная стяжка; 3 – гидроизоляция кровли рулонным битумным материалом; 4 – утеплитель; 5 – фильтрующий слой; 6 – арматурная сетка; 7 – тепловая труба; 8 – гравий фракции 10–20 мм; 9 – противокорневой слой; 10 – растительный слой.
Как один из вариантов организации системы обогрева вертолетных площадок и эксплуатируемых кровель на высотных зданиях, компания «Вам-элит» разработала оригинальное решение с устройством снегоплавилен на основе воздуховодов. Ее суть проста. Специальные теплосьемники монтируются в вентиляционных шахтах. Теплый воздух, выходящий из вытяжной вентиляции в вентиляционную шахту, преобразуется и равномерно распределяется по контурам, проложенным по всей площади эксплуатируемой кровли. Контуры представляют собой специальные трубы, по которым циркулирует жидкий теплоноситель. Температура циркулирующей жидкости позволяет поддерживать поверхность кровли в определенном температурном диапазоне и не дает задерживаться на кровле снегу и наледи. Недостаток такой системы – низкий КПД работы, что вызывает у скептиков насмешку. Однако это тепло из «воздуха». Потребляемая системой мощность соизмерима с работой двух электрических чайников.
Обогрев плоской мягкой кровли греющим кабелем
Обогрев плоской мягкой кровли необходим в случаях образования наледи и скопления снега, которые приводят к протечкам, преждевременному износу кровли, а также создают опасность ее обрушения.
На плоской кровле чаще всего достаточно обогрева участков вокруг водоотводящих конструкций (водометные окна, места перехода в водосток и водосточные трубы) для предотвращения закупорки льдом и снегом. Необходимая мощность – не менее 250 Вт/м2.
При вероятности образования заносов на кровле рекомендуется удельная мощность системы антиобледенения 350Вт/м2.
Полностью обогревать плоскую кровлю не имеет смысла, т.к., во-первых – это огромная мощность обогрева (250 Вт умножаем на площадь кровли), во-вторых, защита от закупорки водостока обеспечит нормальное водоотведение в момент стаивания снега, чего будет достаточно для безопасной эксплуатации.
Также обогреваются отдельные участки плоской кровли, на которых из-за особенностей ее конфигурации могут образовываться значительные скопления снега: края кровли с парапетами, подветренные углы, стыки.
Обогрев мягкой и мембранной кровли – как не повредить покрытие при монтаже?
Чаще всего покрытие плоской кровли выполняется из мягких материалов – рулонной кровли, гибкой черепицы, бикроста, ондулина, рубероида, мастичных покрытий, мембраны и так далее. Данный материал в отличие от жестких покрытий более чувствителен к механическим повреждениям, поэтому в качестве крепления кабеля используется монтажная лента с наваренными отрезками покрытия мягкой кровли.
Наваривание (наплавление) отрезков покрытия производится при помощи горелки или строительного фена. Также можно использовать различные мастики для мягкой кровли типа М-140.
Для установки 1м монтажной ленты требуется 2-3 отрезка материала, из которого изготовлена кровля (куски материала размером 5х5см или 10х10см).
Крепление кабеля отрезками напрямую на мягкую кровлю не желательно. Во-первых, сам кабель довольно упругий, что со временем разрушит крепление или оторвет поверхность мягкой кровли от основания. А во-вторых, монтажная лента позволяет соблюдать равномерный шаг укладки кабеля, что важно при учете его расхода.
Такой способ крепления не нарушает целостность покрытия и позволяет избежать протечек крыши в местах крепления системы обогрева.
Обогрев стыков плоской кровли
Производится с целью обеспечения беспрепятственного стока талой воды до водосточных воронок и труб. Греющий кабель в этом случае обеспечивает сопровождение талой воды из заснеженной области на кровле до водосточной трубы. В некоторых случаях это необходимо, чтобы исключить образование «бассейнов» из талой воды на поверхности кровли, которые могут привести к образованию протечек.
Обогрев края плоской кровли
При наличии водосборных лотков на плоской крыше может потребоваться обогрев края кровли. Цель обогрева – обеспечить отсутствие образования наледи и снеговых заносов на краю кровли, которые в дальнейшем могут привести к образованию сосулек на краю кровли. Особенно это актуально для зданий, где бывает большое скопление людей (детские сады, школы, административно-бытовые здания, помещения общего пользования).
В зависимости от конфигурации крыши могут также дополнительно обогреваться отдельные элементы водосточной системы – желоба на кровле, сливные лотки, места водоотведения и т.д.
Обогрев внешних водостоков плоской кровли
Водосборная система плоской кровли с внешним водостоком состоит из водометного окна в парапете, водомета и водосточной трубы с воронкой. В данном случае производится обогрев площадки перед водометным окном, водомета и водосточной трубы.
Монтаж нагревательной секции на площадке перед водометным окном
Обогрев внутренних водостоков плоской кровли
В многоэтажном строительстве гражданских и производственных зданий на плоской кровле часто оборудованы внутренние водостоки. При таком устройстве водоотведения плоскость имеет уклон, и сточные воды собираются на участках, оснащенных воронками. Кабелем обогревается площадка 1м2 вокруг воронки, а также верхняя и нижняя часть водосточной трубы. Так как водосточная труба находится внутри здания, где температура положительная, обогревать её по всей длине нет необходимости, за исключением зданий, где водосточные трубы проходят через холодные помещения.
Обогрев кровли и водостоков: расчет, проектирование и монтаж антиобледенительных кабельных систем
Группа людей с лопатами на крыше и внимательный дежурный внизу, заботливо предупреждающий прохожих фразой: «ты туда не ходи, ты сюда ходи» — это очень смешная сцена, если вы наблюдаете её в любимом кинофильме. В жизни же это не такое уж весёлое зрелище, особенно если орудовать лопатой приходится именно вам. Избавиться от тяжёлой работы, а также обезопасить себя и окружающих можно с помощью системы антиобледенения для кровли, которая и станет предметом нашего разговора.
Необходимость применения подогрева кровли
Снег, как известно, не только «кружится, летает и тает», но ещё и создаёт массу проблем:
Заметим, что таяние снега может наблюдаться и в мороз, если крыша плохо утеплена («тёплая кровля»). На этот раз причиной таяния становится тепло внутреннего пространства дома. Стекая на более холодные карниз и водосток, талая вода замерзает, образуя наледи и сосульки.
Игнорировать проблему льда и снега на крыше нельзя. Но вместо того чтобы удалять их механическим способом, можно применить более простое и современное решение: закрепить на кровле и водостоке нагреватели. Это и есть суть системы антиобледенения.
Состав системы антиобледенения
Эта система состоит из следующих компонентов:
В состав щита входят несколько устройств:
Виды греющих кабелей
Основной элемент системы антиобледенения выпускается в нескольких вариациях.
Резистивный греющий кабель
Хотя определение «резистивный» для этого типа кабеля закрепилось достаточно прочно, оно является не вполне корректным. Правильнее такой вариант кабеля называть «нерегулируемым», так как резистивными по своей сути являются все греющие кабели.
Нерегулируемый кабель имеет самое простое устройство. Это вытянутый в длинную жилу нагревательный элемент из металлического сплава с высоким электрическим сопротивлением (обычно применяют нихром), заключённый в экранирующую оболочку и изоляцию. Достоинства у него следующие:
Нерегулируемый резистивный кабель выпускается в двух исполнениях:
По сути, в двухжильном кабеле также применена одна жила, только она сложена пополам. Это позволило выиграть в следующем:
Зональный резистивный кабель
Греющая жила также выполнена из нихрома, но кабель сконструирован несколько иначе: он состоит из двух изолированных токопроводящих жил (фаза и ноль), а греющая жила намотана на них в виде спирали. При этом нихромовый проводник разбит на отрезки, которые своими концами подключены к токопроводящим жилам. Таким образом, зональный кабель состоит из множества греющих фрагментов, подключённых к электросети параллельно. Это даёт следующие преимущества:
Стоит зональный резистивный кабель, как нетрудно догадаться, дороже обычного.
Саморегулирующийся кабель
В этом кабеле, как и в зональном, имеются две токопроводящие жилы, но греющий провод изготовлен совсем из другого материала: это особый полимер с полупроводниковыми свойствами, называемый «матрицей». Он уложен не вокруг токопроводящих жил, а между ними. Особенность матрицы в том, что её электрическое сопротивление зависит от температуры: чем сильнее нагрев, тем меньшее число токопроводящих путей является активным.
В конце концов, при нагреве до определённой температуры полимер вообще превращается в диэлектрик, то есть отключается, при этом участки с допустимой температурой продолжают функционировать. Достоинства саморегулирующегося кабеля очевидны:
Но есть и отрицательные аспекты:
Проектирование и расчёт системы антиобледенения
Разработать систему обогрева крыши — задача далеко не самая простая, тем более что в каждом конкретном случае подход требуется индивидуальный. Заниматься проектированием должны специалисты. Но с общими положениями расчёта будущему владельцу ознакомиться всё-таки следует. Хотя бы для того, чтобы не стать жертвой недобросовестного поставщика, пытающегося продать неоправданно дорогую систему.
Итак, в общем случае делают примерно следующее:
Ориентировочная мощность обогрева для различных элементов кровли составляет:
Если водосточная система собрана из пластмассовых деталей, обогревающие её кабели могут иметь суммарную погонную мощность не более 17 Вт/м. Для крыш с мягким кровельным покрытием максимально допустимая погонная мощность составляет 20 Вт/м.
Далее подсчитывают общую длину греющего кабеля и определяют количество цепей с учётом того, что длина одной цепи не может превышать 120 – 150 м (зависит от марки кабеля). Каждая цепь должна подключаться через отдельное УЗО.
В последнюю очередь проектируют щит управления с учётом количества цепей и потребляемой ими электрической мощности
Монтаж системы подогрева кровли
Установка системы антиобледенения кровли требует определённых знаний и навыков работы с силовым оборудованием. Если вы не имеете опыта работы с напряжением, лучше обратитесь к специалистам или хотя бы пригласите в напарники практикующего электрика.
Инструменты и материалы, необходимые для работы с системой антиобледенения кровли
Для монтажа понадобятся следующие инструменты:
Для работ на высоте понадобится лестница.
Из материалов может понадобиться специальный клей, например, марки GE Grey RTV 167. Он используется на мягких кровлях, к которым фиксатор для греющего кабеля невозможно прикрутить саморезами или прибить гвоздями.
Подготовка кабеля к монтажу и подключению
Работы по установке системы антиобледенения проводятся в таком порядке:
Шаг установки монтажной ленты зависит от материала кабеля:
Если рядом уложено несколько кабельных линий, то между ними с шагом в 25–30 см нужно устанавливать разделители, предотвращающие спутывание кабеля при схождении снега или при сильном ветре.
Во избежание повреждения кабеля не разрешается:
Крепление греющего кабеля на водостоках
На водосточных трубах греющий кабель устанавливается аналогично: либо просто заводится внутрь, либо крепится снаружи монтажной лентой. В качестве крепления могут применяться термоусаживаемые трубки. Если труба имеет длину более 6 м, кабель нужно крепить на металлическом тросе с полимерной оболочкой во избежание разрыва от собственного веса.
При укладке кабеля в одну нитку после формирования в воронке «капающей петли» конец кабеля нужно зафиксировать стяжкой. Фиксацию кабеля в воронке можно осуществить при помощи скобы.
При укладке нескольких линий каждая из них крепится отдельной скобой.
Видео: монтаж системы обогрева водостоков
Монтаж кабеля на кровле
На кровле кабель фиксируется перфорированной лентой, которая может быть прикручена саморезами либо приклеена специальным клеем (на мягких кровлях). При установке самореза он сам и отверстие в кровельном покрытии обрабатываются герметиком. Излишки герметика нужно не удалять, а обмазать ими шляпку метиза.
На готовой черепичной крыше крепёжную ленту для кабеля нужно на 7,5 см завести под черепицу и там приклеить. Если же черепица ещё не уложена, эту ленту прибивают к сплошной обрешётке.
При использовании клея его излишек также удалять не нужно. Выступив через отверстия перфорированной ленты и подсохнув, он упрочняет крепление, работая наподобие гвоздя или самореза.
Шаг установки монтажной ленты указывается в инструкции к греющему кабелю. Обычно он составляет 15 – 25 см.
Многие производители сегодня поставляют вместе с греющим кабелем зажимы типа «клипсы», в которых кабель фиксируется при помощи плоскогубцев. Перед этим зажимы нужно прикрутить к кровле саморезами, прибить гвоздями или посадить на клей.
Применяют и другой способ: кабель крепят хомутами к предварительно уложенной сетке.
Видео: укладка кабеля системы снеготаяния на многоскатной кровле
Прозвонка греющего кабеля
Для измерения сопротивления изоляции кабеля используется мегомметр.
Для полноценной проверки замеры нужно выполнить при напряжении не только в 500 и 1000 В, но и в 2500 В, иначе некоторые дефекты могут остаться не обнаруженными.
Первым делом замеряют величину сопротивления между токопроводящими жилами и экранирующей металлической оплёткой. В том случае, если кабель установлен на металлической поверхности, то нужно также замерять сопротивление между металлической оплёткой и этой поверхностью.
Проверку проводят в таком порядке:
В норме все три сопротивления должны иметь величину не менее 1000 Мом вне зависимости от длины цепи и напряжения. При этом величина одного сопротивления, например, между одной из жил и экраном, должна быть постоянной при всех трёх напряжениях, а все три сопротивления в пределах одной цепи не должны отличаться более, чем на 25%.
В случае применения саморегулирующегося кабеля необходимо замерять сопротивление между токопроводящими жилами на обоих его концах. Оно должно составлять 3 Ом. Значение более 100 Ом говорит о повреждении жил или нарушении соединения между секциями цепи. После такой проверки все элементы с термоусаживаемыми материалами, например, конечная муфта должны быть заменены.
Подключение и пусконаладка системы антиобледенения кровли
После проверки сопротивления изоляции выполняют необходимые подключения:
Нажатие кнопки «TEST» на корпусе УЗО считать полноценной проверкой нельзя: определить, как быстро и при каком дифференциальном токе срабатывает выключатель, можно только с помощью контролируемой утечки.
Тонкая настройка терморегулятора возможна только в холодный период года.
По завершении монтажа на руках у владельца должны остаться следующие документы:
Обслуживание системы антиобледенения кровли
Владельцу системы антиобледенения рекомендуется делать следующее:
Система обогрева кровли и водостоков не только экономит время владельца дома, но и исключает получение жильцами травмы от падения сосулек или снега. А поскольку здоровье и жизнь бесценны, затраты на покупку и установку комплекса окажутся оправданными при любой его стоимости. Нужно только помнить, что оснащение крыши подогревом — проект довольно серьёзный, и наилучший результат будет гарантирован только в том случае, если в нём примут участие опытные специалисты.