Обогрев водостоков: монтаж системы обогрева своими руками

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).

Особенности и устройство антиобледенительных систем крыши ↑

Устройство системы подогрева крыши и водосточных коммуникаций могут отличаться. В основном это диктуется схемой кровельного пирога, от того «холодный» он или «теплый» подбирается тот или иной способ нагрева.

Особенности обогрева «холодной» кровли ↑

Такой тип конструкции крыши обычно собирается, если чердак нежилой. Состоит он из стропильной системы, гидроизолирующего слоя и кровельного настила. Так как отсутствует слой теплоизоляции, разница температур внутри чердака и на поверхности крыши несущественная, слой снега будет таять только при оттепелях.

При проекте холодной крыши или планировании подогрева уже имеющейся конструкции можно намного упростить антиобледенительную систему. Достаточно лишь подогрева водосточных устройств, но при условии постепенного наращивания мощности. Нагревательный элемент (кабель) должен иметь мощность около 20-30 Вт, на 1 погонный метр длинны в начале, и 60-70 Вт в окончании.

Особенности антиобледенительных устройств «теплой» кровли ↑

Как упоминалось выше, такие конструкции используются чаще всего при наличии жилого чердака – мансарды. Несмотря на наличие внушительного слоя теплоизолятора, поверхность кровельного настила все равно будет проводить тепло, а значит, нижние слои снежного покрова постепенно подтаивают. Поток воды, стекая к карнизам и водостокам, попадает на их холодную поверхность, замерзает, вызывая обледенение.

Линейный нагрев водосточного желоба не решит полностью проблему, поэтому в таком случае используется дополнительно нагревание карниза ската крыши.

Монтируются устройства в виде отопительной секции состоящей из кабеля подогрева. Мощность рассчитывается приблизительно от 200 до 250 Вт на 1м².

Подогревание водосточных систем обустраивается в принципе, так же как и с «холодной» кровлей, то есть с постепенным наращиванием от 20 до 60 Вт на погонный метр.

Однако подогрев крыши и водостоков не так прост, для полноценного функционирования необходим целый комплекс дополнительных комплектующих обеспечивающих работоспособность устройства и его управление.

Из чего состоит система антиобледенения ↑

В качестве нагревательного элемента используется кабель, а вся система очень похожа на электрический подогрев полов естественно со своей спецификой. Состоит она из следующих комплектующих деталей:

1. Распределительный блок. Данный узел нужен для коммутации (соединения) линии питания и обогревательного элемента. Состоит он с коробки, к которой подведено электрообеспечение, сигнальные линии (соединяют датчики управления с блоком), соединительных муфт. Сам распределительный блок должен быть герметичным, чтобы обеспечить его установку непосредственно на крыше.
2. Датчики. Хорошая система имеет три вида датчиков, контролирующих показатели температуры воды и осадков. Их устанавливают на поверхности крыши, в водостоках и желобах. Главная задача – сбор данных и передача их на систему управления подогревом.
3. Контроллер. Этот узел выступает в качестве системы управления функционалом антиобледенительного устройства крыши. Анализируя информацию, поступающую с датчиков, контроллер дает команду на включение или выключение оборудования, а также устанавливает режимы работы.

Блоки управления могут быть простыми (с обычной терморегуляцией, требующей периодического вмешательства) и сложными автоматизированными (запрограммированными на определенные действия в различных ситуациях).

1. Щиток управления системой. Нужен он для контроля над всем устройством. Он состоит из автоматических предохранителей (автоматов) на входе питания, устройства защитного отключения, контактора и сигнальной лампы.

Это основные узлы подогрева кровли и водосточной системы. Также при сборке понадобятся соответствующие крепежи.

Однако основу всего устройства составляет нагревательный элемент – кабель, от которого зависит качественный функционал всей системы антиобледенения.

Виды кабелей для электрообогрева водостока кровли

Обычно монтируют нагреватели таких типов:

1. Кабель резистивный. У него принцип работы следующий: ток подается на металлический проводник и за счет наличия внутреннего сопротивления повышается температура. Он не поддается регулировке и может выдавать только постоянную мощность. После монтажа системы данного типа сэкономить на расходах не удастся.
2. Кабель саморегулирующийся. Такое название получил элемент, способный настраиваться на условия окружающего пространства с учетом показаний датчиков. Когда используется саморегулирующийся кабель – обогрев водостоков кровли зависит от температуры среды и наличия атмосферных осадков в системе водоотведения. На каждом из участков благодаря кабелю устанавливается свой температурный режим, требуемый для функционирования системы водоотведения. Стоит оборудование данного типа дороже, чем конструкция с резистивным кабелем. Но при его применении энергоресурсы расходуются более рационально, а системе не требуется настройка.

Сроки эксплуатации у саморегулирующихся кабелей меньше по сравнению с резистивными нагревателями. Причина этого заключается в специальной матрице, регулирующей температуру – она изнашивается быстро и ей требуется частая замена.

Что такое система антиобледенения?

Система антиобледенения – комплекс устройств и приспособлений, который устанавливается на поверхности крыш и элементах водостока с целью предотвращения образования сосулек, ледяной корки или обледенения желобов. Антиобледенительные устройства имеют достаточно простой принцип работы, посредством нагревательного кабеля, пущенного вдоль ската и водосточных желобов, они нагревают поверхность крыш, стимулируя процесс снеготаяния. Система антиобледенения выполняет следующие функции:

• Предотвращение появление сосулек. Сосульки на свесах крыш образуются при резкой смены погоды от оттепели к заморозкам. Термокабель же при понижении температуры не дает воде застывать, нагревая ее и сохраняя в жидком состоянии, чтобы она покидала поверхность крыши по водосточной системе.
• Предотвращение накапливания снежной шапки на поверхности кровли. Зимой на крыше, уклон которой меньше 45 градусов, накапливается достаточно большое количество снега, из-за чего нагрузка на стропильный каркас возрастает. Благодаря устройствам принудительного снеготаяния, состоящих из нагревательных кабелей, снег постепенно подтапливается, поэтому необходимость очищать крышу от наносов появляется редко.

Обратите внимание! Хотя опытные мастера утверждают, что систему принудительного снеготаяния нужно устанавливать на крыши с любым типом покрытия, особенно страдают от образования ледяной корки и сосулек металлические кровли и водосточные элементы, так как металл обладает высоким коэффициентом теплопроводности.

Системы обогрева водостоков и желобов

Сам установочный комплект представляет собой несложную конструкцию из следующих элементов:

1. Нагревательного кабеля. Именно этот компонент осуществляет разогрев наледи, снеговых масс. Используют два вида проводов: саморегулируемые и резистивные. Первый вариант реагирует на колебания температуры окружающего воздуха, а второй — нет. Безусловно, для экономии электроэнергии лучше применять саморегулируемые провода.
2. Контроллера. Это устройство управляет всем подключенным комплектом обогрева водостоков. Данные поступают от различных датчиков и обрабатываются в контроллере, после чего выбирается режим работы.
3. Датчиков температуры, осадков и воды. Они фиксируют изменения и передают информацию в контроллер.
4. Распределительных коробок, в которых осуществляется коммутация проводов, кабелей питания и т. д.
5. Автоматики защиты, обеспечивающей безопасную эксплуатацию.

Это основные элементы. Кроме них, используются крепежи, силовые кабели и прочие комплектующие для монтажа и подключения к сети.

При монтаже кабельного обогрева водостока важно, чтобы кабель находился именно в том месте, где течет вода. Сложность установки заключается в том, что в водосточных трубах дополнительные отверстия недопустимы, поэтому кабель подвешивается на тросу.

Линейная мощность нагревательных кабелей в водостоках должна составлять 60-70 Вт/м (минимум 20-30 Вт/м). Если желоб шире 150 мм, то для обычных погодных условий берут расчетную мощность 200 Вт/м2.

В случае холодной кровли достаточно укладывать кабель только в водосточной системе.

Примеры работ

Расчет системы обогрева

Обогрев водостоков требует некоторых расчётов. Эксперты советуют использовать для обогрева кабель крыши и водостока мощностью не менее 25−30 Ватт. Интересно, что эти же кабеля используются и в системах для быстрого напольного обогрева. Они так же считаются самыми мощными, практичными и долговечными.

Для расчёта системы берётся её максимальная активность. Это примерно от 11 до 33 процентов холодного времени года, для средней полосы это с середины осени до начала весны. В зависимости от климата этот период меняется.

Чтобы рассчитать параметры обогрева, необходимо знать показатели водосточной системы. К этим данным относятся диаметр трубы желоба и сечение вертикального водостока. Точно рассчитать нужный вам параметр системы помогут специальные интернет-сайты, куда закладываются параметры водослива. Однако лучше всего обратиться к специалистам, которые сделают необходимые расчёты и проведут монтаж обогрева водостоков.

Как рассчитать систему обогрева

Специалисты советуют выбирать для системы обогрева кровли и водостоков кабели мощностью не меньше 25-30 Вт на метр. Нужно знать, что греющие кабели обоих типов используются и для других целей. Для обустройства теплых полов, например, но их мощность намного ниже.

Перед тем, как приступить к расчетам мощности, нужно определиться с тем, как будут обогреваться все элементы системы. На рисунке представлены примеры возможной организации обогрева желобов и водостоков

Потребляемая мощность оценивается в активном режиме. Это период, когда система работает с максимальной нагрузкой. Длится он суммарно от 11 до 33% всего периода холодов, который условно длится с середины ноября до середины марта. Это средние значения, для каждой местности они разные. Мощность системы нужно вычислять.

Для ее определения необходимо знать параметры водосточной системы. Приведем пример расчетов для стандартной конструкции с сечением вертикального водостока 80-100 мм, диаметр трубы-желоба 120-150 мм.

• Нужно точно замерить длины всех желобов для стока воды и сложить получившиеся величины.
• Результат необходимо умножить на два. Это длина кабеля, который будет проложен по горизонтальному участку системы обогрева.
• Измеряется длина всех вертикальных водостоков. Полученные величины складываются.
• Длина вертикального участка системы равна общей длине водостоков, поскольку в этом случае будет достаточно одной линии кабеля.
• Вычисленные длины обоих участков системы обогрева складываются.
• Полученный результат умножается на 25. В результате получается мощность электрообогрева в активном режиме.

Такие расчеты считаются приблизительными. Более точно все можно рассчитать, если воспользоваться специальным калькулятором на одном из интернет сайтов. Если самостоятельные расчеты сложны, стоит пригласить специалиста.

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.

Условия выбора кабелей

В продаже есть системы антиобледенения кровли нескольких видов. Каждая из них отличается мощностью, конструкция тоже разная. Выбор кабеля зависит от того, для обогрева какого объекта он требуется.

Важно уделить внимание выбору способов обогрева канализационных коллекторов и крыш.

Имеет значение следующее:

• расположение объекта;
• конструктивные особенности здания и вид кровельной поверхности;
• длина водостока или кровли.

При выборе кабеля нужно учитывать, из какого материала сделаны желоба.

Стандартные расчеты мощности

Если здание построено в регионе с суровыми зимами, для качественного обогрева следует приобрести саморегулирующийся кабель. Его мощность должна составлять от 40 до 50 ватт/м², а 30 ватт/м² хватит для хорошо утепленной крыши. Часто система обогрева нужна для отопления какого-то одного участка. В этом случае требуется электрокабель на 300-400 ватт/м².

Технология укладки системы антиобледенения крыши

Где должна располагаться нагревательная система водостока? Ответ прост: там, где больше всего вероятность образования наледи. Карнизы, желоба, водостоки, края скатов, изгибы крыши – вот те места, которые требуют обязательной защиты в зимний период:

Важный нюанс: греющий кабель эффективен при температуре до -15 градусов. В случае больших морозов, электрическая система антиобледенения – только пустой расход энергии.

Информация от профи:

1. Крайние 100-120 см ската кровли – места, где наибольшая вероятность образования льда. Эта область и должна защищаться греющим кабелем. Его укладывают на кровельный материал «змейкой». На шифер, металлочерепицу и прочие твердые волновые материалы кабель укладывается в каждую нижнюю часть волны. Верхний край ленты обогрева (верхние витки провода) должен быть расположен на 30 см выше несущей стены дома:

2. Стыки, углы и ендовы прокладываются проводом, сложенным вдвое на 2/3 высоты ската крыши. Но! Нахлеста кабеля быть не должно, иначе он быстро перегорает:

3. В водосточных трубах и желобах провод прокладывается в две и более нити, с одинаковым расстоянием между ними. Особое внимание уделяется воронке водостока, так как это место слива талой воды. Здесь необходимо сделать петлю по диаметру внутренней стороны воронки: