• Каталог продукции

Как прогнать с крыши "Деда Мороза"?

Егор Демидов

Наступление зимы в наших широтах означает не только холода и снегопады, но и оттепели – ежегодно в течение нескольких месяцев температура многократно "скачет" через нулевую отметку. Всем известно, что во время подобных температурных колебаний на кровле активно образуется наледь, с карнизов и водостоков повисают метровые сосульки, водосточные трубы забиваются льдом. То же самое происходит и в межсезонье, когда после сильных и затяжных дождей ударяет мороз. При определенных погодных условиях вес сосульки только за одни сутки может увеличиться на пару десятков килограммов. Думается, мало кто захочет, чтобы этот тяжеленный "дамоклов меч" висел над его головой…

На самом деле причин образования наледи на крышах и водосточных системах всего две. Первая — потери тепла через кровлю, вторая — резкий перепад температур от плюсовых к минусовым во время оттепелей. Образование наледи на крыше происходит в диапазоне температур, зависящем от особенностей кровли, например, от +3 до –7С, причем нижняя граница диапазона может понижаться до –10, –15С при больших тепловых потоках с поверхности кровли. В результате таяния снега под воздействием солнечных лучей и восходящих тепловых потоков под снегом на крыше образуется талая вода. Стекая по поверхности кровли, талая вода скапливается на краю крыши, который соприкасается с холодным воздухом, и снова замерзает. Постепенно вырастает сосулька, водостоки и желоба забиваются льдом, путь талой воде перекрывается, и она ищет другую дорогу – причем иногда и во внутренние помещения. Страдают верхние этажи дома и части фасада вблизи водостоков и линий стыков плоскостей крыши. Из-за накопления льда возрастает механическая нагрузка на элементы кровли, кронштейны крепления водосточных труб и желобов, что неминуемо приводит к сокращению срока их службы, а значит, к увеличению затрат на соответствующие ремонтные работы. Таким образом, ущерб от обледенения исчисляется огромными суммами, порой сопоставимыми со средствами, идущими на сооружение новой кровли. Не говоря уже о том, что живописный с виду ледяной конус, свисающий с крыши, будет представлять вполне реальную угрозу для всех жильцов дома. Подсчитано, что сосулька весом 2 кг, падая с высоты пятиэтажного дома, разовьет скорость около 60 км/ч, а при падении на объект она окажет давление в 7 атмосфер – это вполне сравнимо с ударом молотком или даже небольшой кувалдой.

Считается, что чем проще крыша и круче уклон ее скатов, тем меньше угроза обледенения кровельного покрытия. Лучшей для схода снега в условиях средней полосы России специалисты называют простую скатную крышу с уклоном не менее 30⁰. Наличие холодного проветриваемого чердака, отсутствие желобов и водоотбойников — также благоприятный фактор. Однако даже на холодных кровлях с нежилыми чердаками может идти процесс таяния снега с образованием наледи, так как в холодных чердачных помещениях зачастую находится оборудование, выделяющее тепло, проложены трубы, которые, как правило, плохо изолированы. По идее посредством вентиляции теплый воздух должен выдуваться. Но в реальной ситуации под кровлей могут возникать застойные зоны, где теплый воздух накапливается и греет участки кровли. Мансардные окна, башенки, горизонтальные площадки, внутренние разжелобки (ендовы), сопряжения и карманы, образованные выступающими частями – все это способствует формированию снежного покрова на крыше и, как следствие, ведет к образованию наледи и сосулек на кровле и водосточных системах.

Предлагается множество вариантов решения этой проблемы, но большинство из них далеки от совершенства. Так, физическое удаление льда нередко производится с помощью лопаты и лома, а то и циркулярной пилы, которые могут повредить кровлю, карнизы и водостоки. Столь же несовершенен и метод "расстрела" ледяных масс из брандспойтов сильной струей горячей воды под давлением от 50 до 100 атмосфер. Одним из самых прогрессивных способов является удаление сосулек ультразвуком. Способ основан на формировании в специальном устройстве мощного ультразвукового импульса, воздействующего на образовавшиеся сосульки и приводящего к разрушению и последующему контролируемому ее падению на поверхность тротуара. Преимущество метода – в малой потребляемой мощности, затрачиваемой на удаление сосулек. Недостаток же заключается в достаточно большой начальной стоимости системы – около 200 евро на 1 погонный метр защищаемого карниза – правда, при массовом применении системы указанная стоимость может снизиться в несколько раз. Кроме того, данная система не предохраняет крышу и водосток от образования льда. Практически то же самое можно сказать и о другом высокотехнологичном способе – удалении сосулек с помощью лазера. Наконец, и для уменьшения сцепления с крышей нависающих снежно-ледовых масс используют специальный электроимпульсный прибор, который изначально был предназначен для защиты самолетов от обледенения. В этом случае к карнизам и водосточным воронкам подводятся провода для передачи импульса, частота и регулярность которого выставляются по необходимости. При подаче электрического импульса нарастающая величина тока вызывает образование магнитного поля, притягивающего либо отталкивающего (в пределах упругой деформации) часть кровельного покрытия, находящегося в зоне индукционного датчика. Величину тока подбирают из условия разрушения наледи в пределах упругой деформации и микровибрации кровли.

Во всех трех описанных выше случаях при проведении операций по удалению сосулек требуется дополнительный контролирующий персонал или проведение дорогостоящих организационно-технических мероприятий для обеспечения безопасного удаления сосулек с крыши здания. Поэтому наиболее эффективным на данный момент считается установка кабельных антиобледенительных систем для крыш и водостоков. Их использование позволяет исключить сколько-нибудь заметное образование наледи в водосточных трубах, желобах, на краю кровли и в других местах ее наиболее вероятного появления. Надо понимать, что системы защиты от снега и льда водосборных желобов, карнизов, крыш и ливневой канализации являются наиболее сложными в отличие от других систем антиобледенения. Они требуют более трудоемкого и точного расчета в проектировании, т.к. каждая система водостоков имеет свои особенности и разнообразия в конструкции. К тому же нагревательный кабель, находящийся в водосточной системе и желобах, уложен на открытых участках, поэтому он больше подвержен воздействию неблагоприятных условий.

Система антиобледенения предназначена для обеспечения незамерзающих проходов, необходимых для непрерывного стока талой воды. Основная задача такой системы – в течение зимы и межсезонья сопроводить образующуюся на крыше воду до уровня земли, не дав ей замерзнуть на элементах кровли и в водостоках, а заодно исключить протечки, повреждения отделки фасада, водосточных труб, желобов и их крепежа. Причем функциональное назначение системы – это предотвращение образования наледей, но не очистка крыши от снега, как иногда думают владельцы коттеджей. Снег как таковой не страшен для крыши. К тому же в условиях российской зимы необходимы минимальные энергетические затраты для растапливания снега на кровле составляют 250 Вт на квадратный метр. Если расчетную мощность помножить на площадь поверхности кровли, то получатся внушительные цифры. Поэтому принцип действия антиобледенительных систем: "лучше нагреть талую воду, не дав ей замерзнуть, чем растопить уже образовавшийся лед", что весьма разумно, поскольку в этом случае требуется гораздо меньше мощности, следовательно, меньшим будет и расход электроэнергии.

К счастью, областей кровли, на которых происходит нарастание льда не так много. Это водосточные трубы и желоба, ендовы, капельники, примыкания к теплым стенам, иногда мансардные окна, для старых кровель – разуклонки. Чтобы определить зоны образования наледей, специалисту, как правило, требуется побывать на обьекте – по проектным чертежам или схеме можно сделать лишь предварительный расчет. Причем осмотр в летний период не всегда позволяет с абсолютной точностью обозначить зоны и интенсивность образования льда. Совокупность самых разных факторов, таких как тепловыделение кровли, ориентация здания относительно сторон света, локальная роза ветров, рельеф, наличие экранирующих объектов – таких как высокие деревья или близстоящие дома – оказывает значительное воздействие как на количество снега на крыше, так и на процесс его таяния. Даже у симметричной кровли потребность в количестве тепла, необходимого на топление льда, может оказаться разной для, казалось бы, одинаковых участков. Самым эффективным способом борьбы со льдом считается создание проекта здания или сооружения с уже предусмотренными и заложенными в чертежи антиобледенительными системами, однако все же нередко приходится вносить коррективы уже в процессе эксплуатации системы. Как следует из названия, в качестве нагреваемого элемента в кабельных антиобледенительных системах используются специальные кабели, укладываемые в водостоках и желобах. Благодаря этому подтаявший снег не превращается в лед, а в виде талой воды стекает на землю. Среди подобных систем можно встретить как довольно простые конструкции, так и внушительные инженерно-технические комплексы. Однако в любой из них ведущую роль играют именно нагревающие кабели. Их важнейший технический параметр – мощность на единицу длины или удельное тепловыделение. Кабель прокладывают и закрепляют в местах предполагаемого обледенения – по краю крыши и капельника, в ендовах, вокруг выступающих конструкций (фонари, трубы, мансардные окна и т. д.), а также вдоль всей системы водостока. На плоских крышах и крышах с малым уклоном (до 30⁰) нагревательный кабель обычно монтируют либо по всей поверхности, либо на приемных водосточных воронках и участках, прилегающих к водостокам.

Нагревательные кабели бывают нескольких видов. Наиболее распространенные типы кабелей: резистивные и саморегулирующиеся.

Резистивные кабели имеют постоянное неизменное сопротивление по всей длине и состоят из тепловыделяющей металлической жилы, изоляции, медной оплетки и внешней оболочки. Они недорогие, но при этом секции одной конструкции имеют определенную длину и одинаково греют на разных участках кровли, что не очень эффективно. Тем не менее, в целом, резистивные системы пользуются весьма широким спросом.

Существуют также армированные резистивные кабели – их особенность в том, что они обладают повышенным тепловыделением 30 Вт/м. К тому же, плоская форма кабеля способствует лучшей передаче тепла снегу или металлической поверхности кровли.

Как отдельную разновидность в классе резистивных кабелей можно упомянуть и так называемые зональные кабели. Они имеют множество нагревательных зон и может быть использован кусками. Нарезая их, вы не рискуете нарушить работу всей цепи. Зональные кабели иногда называют «квазисаморегулирующимися», поскольку в процессе укладки их можно по необходимости резать на куски, кратные по длине греющей зоне, непосредственно на объекте. Тем самым уменьшается расход кабеля.

Основа саморегулирующихся кабелей – полимерная матрица (полупроводник), которая способна не просто выделять тепло, но и регулировать интенсивность его выделения. Саморегулирующийся кабель отличается повышенной "живучестью" даже в самых экстремальных условиях. Попадая под «гнет» в замкнутых пространствах, он не теряет работоспособность. В этом случае он попросту перестает нагреваться на опасном для своей жизнедеятельности участке. Саморегулирующиеся кабели дороже резистивных, однако при разумном проектировании стоимость систем на их основе превышает стоимость системы на резистивных кабелях лишь на 20-30%, поскольку необходимо меньше распределительных кабелей, при этом весьма экономно используется греющий кабель. Кроме того, саморегулирующиеся системы более надежны и экономичны – долгий срок эксплуатации кабеля с высоким энергосбережением полностью окупает затраты при его установке.

Форма крыши, сложность исполнения, сочетание разных несущих конструкций никоим образом не являются препятствием для установки антиобледенительной системы. Не создают трудностей и габариты крыши – системы одинаково хорошо функционируют как на малых, так и на больших площадях.

Установка антиобледенительной защиты кровли обойдется заказчику недешево, однако за свои деньги он получит в полном смысле слова "крышу без сосулек". Окончательная стоимость системы напрямую зависит от двух факторов: сложности формы обслуживаемой площади и электронных приборов. К тому же сложная форма кровли не всегда позволяет спроектировать идеальную топографическую схему укладки кабеля. В результате монтажникам приходится опробовать на практике несколько вариантов схем, что, конечно, влечет удорожание работ. Однако затраты на установку системы кабельного электрообогрева со временем окупаются – чтобы убедиться в этом достаточно подсчитать, во сколько обходятся вызовы альпинистов, а также стоимость возможного ремонта кровли и ее элементов чтобы оценить целесообразность установки кабельной системы обогрева, исправно работающей в течение десяти-двадцати лет.

Редакция благодарит компанию "Ceilhit" за предоставленные материалы и иллюстрации.