Татьяна Гагарина

Кабельный форпост

АНТИОБЛЕДЕНИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ. Очистка крыш от наледи и сосулек с помощью лопаты и лома — занятие неблагодарное, небезопасное и недешевое. В наши дни к решению этой вековой проблемы подключились современные технологии.

ИЗДЕРЖКИ ВЫСОКОГО ПОЛОЖЕНИЯ

Сразу оговоримся, что в наибольшей степени обледенению подвергаются так называемые теплые и горячие крыши. И в том и в другом случае основной объем наледей образуется из-за больших теплопотерь. Причина — недостаточная теплоизоляция отапливаемого подкровель-ного пространства (мансардного или технического этажей) и неправильное устройство (а зачастую и отсутствие) кровельной вентиляции. Тепловые потоки, поступающие из внутренних помещений дома, нагревают кровельное покрытие, вызывая тем самым таяние снега (на "теплых" крышах талая вода появляется при температуре от —5 до -10 °С, на "горячих" — ниже —10 °С). Нетрудно догадаться, что подтаявший снеговой покров вскоре превращается в ледяной панцирь.

Склонность к обильному обледенению предопределяется также конфигурацией крыши. Пологие скаты (угол наклона менее 30°), внутренние разжелобки (ендовы), зоны, прилегающие к башням, выступающим мансардным окнам и т.д. — основные "аккумуляторы" ледяных масс. Другими словами, чем проще форма крыши и чем больше уклон ее скатов, тем меньше риск обледенения кровельного покрытия. Таким образом, проблему образования наледей можно минимизировать еще на стадии проектирования. Однако полностью снять вопрос вряд ли удастся. К сожалению, от обледенения не застрахованы даже "холодные" крыши (снег тает при температуре не ниже -5°С). Дело в том, что для поздней осени, ранней весны, мягкой снежной зимы с частыми оттепелями характерна погода с частыми суточными переходами через ноль. В такие периоды днем при плюсовой температуре происходит таяние снега, а ночной морозец сковывает талую воду ледяной коркой.

Последствия обледенения в прямом смысле бросаются в глаза. Ледяные массы провоцируют нарушение кровельного покрытия, способствуя появлению протечек. Лед в водостоках че только деформирует и даже разрушает элементы водосточной системы, но и парализует ее функционирование. Весной талая вода, минуя водосточные "русла", стекает на наружные стены, обезображивая фасады. Сосульки и вовсе обладают "поражающим действием".

Классический метод освобождения крыши от ледовых "доспехов" решает проблему лишь отчасти. Во-первых, через некоторое время на кровле нарастает новая корка льда. Во-вторых, орудуя ломом и лопатой, легко повредить кровельный материал. В-третьих, не каждый хозяин отважится заниматься физическим трудом на скользком скате стропильной крыши. Приглашение сотрудников специализированных служб для многих означает нежелательное вторжение в идиллию загородной жизни.

ГРЕЛКА ДЛЯ КРЫШИ

В середине прошлого века в Швеции крыши домов стали оборудовать системами кабельного обогрева, или, как их еще называют, антиобле-денительными системами. В наши дни подобные комплексы приобрели широкое распространение во многих странах с холодным и нестабильным климатом, в том числе и в России. В состав антиобледенительных систем входят греющая, силовая (распределительная) и информационная сети, блок управления, а также устройства, обеспечивающие безопасность пользования электрооборудованием.

Греющая сеть в обязательном порядке укладывается на карнизные свесы, в ендовы (на две трети длины) и в водостоки. Другие критические участки охватываются кабельным обогревом только после тщательного анализа конкретной ситуации.

Проектирование и комплектация антиобледенительных систем ведутся с учетом местных климатических условий, режима эксплуатации здания, конфигурации крыши и др. Во внимание принимается состояние подкровельной конструкции. Чтобы оптимизировать затраты на устройство системы кабельного обогрева, а также расходы на потребление электроэнергии, нередко проводят мероприятия по реконструкции и модернизации "кровельного пирога" (замена или усиление теплоизоляции, переустройство кровельной вентиляции и т.д.).

(C) Элтек Электроникс (C) Элтек Электроникс
01. Кабель для антиобледенительной системы 02. Электронный термостат для систем антиобледенения SMT-527D

ДРУЗЬЯ И СОПЕРНИКИ

Для создания греющей сети используется два вида кабеля: резистивный (Nexans, Норвегия; DEVI, Дания; Ensto, Финляндия; Ceilhit, Испания; ССТ, Россия) и саморегулирующийся (Raychem, Isopad, Германия; Thermon, США; Heat Trace, Великобритания; Ebeco, Швеция; Nelson EasyHeat, США-Канада). В резистивном кабеле (РК) току приходится преодолевать высокое сопротивление металлического провода. В результате за счет преобразования электрической энергии в тепловую происходит равномерный нагрев кабельной сети. Для обеспечения эффективного обогрева РК укладывают в две линии и более. Резистивный кабель чувствителен к локальному перегреву, вызывающему перегорание рабочих жил. Чтобы не допустить пересечение линий, перекручивание или собирание проводов в клубки, при монтаже греющей сети используют специальные зажимы, а также удерживающие разводящие тросы для фиксации нитей в водосточных трубах. На металлических фальцевых кровлях резистивный кабель обычно закрывают кровельными листами. Эта мера не только минимизирует риск локального перегрева, но и повышает срок службы РК. Перед запуском системы кровля и водостоки должны быть очищены от листвы, веток и другого мусора.

К неоспоримым преимуществам резистивно-го кабеля следует отнести надежность и весьма доступную стоимость (2~5 euro/пог, м). Для кабельного обогрева кровель подобная продукция используется уже более полувека. За это время накоплен колоссальный опыт проектирования, изготовления, монтажа и эксплуатации резис- тивных антиобледенительных систем. Поведение кабеля в различных погодных условиях и тепловых режимах хорошо известно и, следовательно, легко предсказуемо. Подбор РК производится с запасом по рабочей температуре и максимальной удельной мощности. Таким образом, вероятность аварийных ситуаций, возникающих по вине кабеля, практически сводится к нулю, если система спроектирована правильно и регламентные профилактические работы проводятся регулярно.

Среди отечественных производителей систем кабельного обогрева уместно отметить продукцию компании "Элтек Электронике", выпускающей ее под торговой маркой SPYHEAT. Компания предлагает нагревательные секции на основе резистивного кабеля, поскольку он является наиболее подходящим вариантом в большинстве случаев. Для систем антиобледенения ею производятся и нагревательные секции на базе резистивного кабеля SHD-20 и термостаты серии SMT.

(C) CEILHIT
03. Обогрев желоба выполнен кабелем CEILHIT
04. Образование сосулек
05. Система антиобледенения CEILHIT
06. Обогрев трубы выполнен кабелем CEILHIT
07. Кабель CEILHIT в водостоке зафиксирован зажимами

Главный минус резистивного кабеля — его неспособность "оценивать" состояние окружающей среды. В тени и на солнце он греет с одинаковой интенсивностью, поэтому если один участок крыши покрыт наледью, а другой высушен солнечными лучами, то равномерный кабельный обогрев крыши будет ориентирован на показатели, полученные с обледеневшего участка. В результате электроэнергия расходуется нерационально, что, в свою очередь, ведет к неоправданному повышению затрат на эксплуатацию кабельных систем обогрева (КСО).

08. Резистивный кабель CEILHIT (одножильный)
09. Резистивный кабель CEILHIT (двухжильный)
10. Саморегулирующийся кабель, применяемый в системе CEILHIT

Принципиально иначе функционируют системы на базе саморегулирующегося кабеля. Рабочим элементом последнего служит тепловыделяющая матрица, напрессованная на две параллельные металлические шины, обеспечивающие напряжение по всей длине кабеля. Полимерное тело матрицы содержит токопроводящие включения (графит), благодаря которым сопротивление "самрега" изменяется вслед за изменением метеоусловий. Как только температура наружного воздуха понижается до верхнего значения обледенительного диапазона, полимер сжимается, между включениями возникает контакт, цепь замыкается. При прохождении тока выделяется тепло, которое и нагревает матрицу. Чем холоднее на улице, тем больше связей между включениями и, следовательно, выше температура нагревательного элемента. Потепление запускает обратный процесс. Матрица расширяется, графитовые компоненты разъединяются, интенсивность тепловыделения снижается. Вместе с тем, при одной и той же температуре воздуха "самрег" обогревает различные участки крыши по-разному. Скажем, теплоотдача саморегулирующегося кабеля LT-210-JT (NELSON EASYHEAT, США) при нулевом показателе термометра может варьироваться в пределах от 18 Вт/м (в открытых зонах) до 32 Вт/м (в местах, покрытых льдом и талой водой). Общее управление саморегулирующейся системой осуществляют специальные автоматические устройства (термостаты или мини-метеостанции).

Как известно, плюсам всегда сопутствуют минусы. Главный недостаток саморегулирующегося кабеля — высокая стоимость (15—25 euro/пог, м). Правда, профессиональное проектирование позволяет существенно снивелировать превышение затрат, и в конечном итоге домовладельцу, отдавшему предпочтение "самрегу", приходится платить лишь на 25—40% больше, нежели его соседу, выбравшему "резистор".

Саморегулирующиеся системы нередко критикуют за большие пусковые токи, существенно превышающие расчетные рабочие показатели. Однако эта проблема легко решается за счет пускорегулирующего устройства, защищающего систему от одномоментного воздействия пусковых токов и обеспечивающего ее нормальное функционирование. К тому же подобные устройства обычно оснащают реле времени, которое задает поэтапное включение греющей сети.

Вместе с тем, возникновения больших пусковых токов можно избежать, если производить запуск системы не при отрицательных температурах, а в теплую осеннюю погоду. Если кабель покрыт глыбой льда или снежным сугробом, то сеть лучше и вовсе не включать — кабельный обогрев предназначен для предотвращения обледенения, а не для плавления ледяных торосов.

АЛЕКСАНДР ФЕДОРОВ, ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР КОМПАНИИ "САН ФЛОР ПРОЕКТ":

— Наша компания уже много лет использует саморегулирующийся кабель LT-210-JT (NELSON EASYHEAT, США) для создания систем кабельного обогрева крыш. За это время кабель убедительно доказал свою высокую термическую эффективность и исключительную надежность в экстремальных климатических и эксплуатационных условиях.

LT-210-JT имеет четырехсложную изоляцию. Внутренние термопластичные оболочки обеспечивают кабелю повышенную эластичность и гибкость. Далее следует луженая медная оплетка, которая отвечает за диэлектрическую "прочность". Внешний слой выполнен из модифицированного полиолефина — полимера, обладающего повышенной водостойкостью, а также исключительной устойчивостью к воздействию УФ-излучения и агрессивных сред, ударным нагрузкам и истиранию. Кабель отлично адаптировался к специфике российских электросетей, для которых характерны (особенно в сельской местности) большие перепады напряжения. LT-210-JT удобен в монтаже и неприхотлив в обслуживании. Греющие секции нарезаются непосредственно на месте инсталляции, при этом длина отдельных участков может достигать 104 метров. Высокая технологичность кабеля значительно снижает трудоемкость монтажных работ и повышает надежность. Практика показала, что система на базе саморегулирующегося кабеля — оптимальный вариант для кабельного обогрева крыш. Безусловно, "самреги" обходятся дороже "резисторов". Однако экономия на энергоресурсах компенсирует затраты на"интеллектуальную" греющую сеть.

Резистивный кабель мы применяем только для обогрева открытых площадок (подъездных путей, стоянок, пандусов, ступеней и т.д.). 8 нашем арсенале морозостойкий кабель XD (NELSON EASYHEAT, США), отличающийся превосходными техническими и эксплуатационными характеристиками.

Добавлю, что на системы кабельного обогрева компания "САН ФЛОР ПРОЕКТ" предоставляет трехлетнюю гарантию. При этом реальный срок службы составляет более двадцати лет.

НА СВЯЗИ С НЕБЕСНОЙ КАНЦЕЛЯРИЕЙ

Управление антиобледенительной системой, как правило, осуществляется в полуавтоматическом или автоматическом режиме. Ручной способ также возможен, но обычно он используется в качестве резервного или аварийного.

"Полуавтоматика" обеспечивается за счет стандартных термостатов. Подобные устройства применяют для управления систем, обслуживающих простые по форме и скромные по размерам крыши. Термостаты настраивают на диапазон температур, наиболее благоприятный для образования сосулек и наледей (в Московском регионе он составляет -7...+2°С). При более низких температурах кабельный обогрев не только неэффективен, но и вреден. Включение и выключение системы антиобледенения производится по команде датчика температуры, закрепленного в самой "неблагополучной" точке кровельного покрытия и связанного с блоком управления информационным проводом. Справедливости ради следует сказать, что термостат может "прозевать" момент появления наледей. При определенных метеоусловиях (например, в туманную погоду или при мокром снеге) обледенение происходит и за пределами выставленного температурного диапазона. В такой ситуации надо запускать кабельный обогрев вручную.

На сложные и "крупноформатные" крыши рекомендуется устанавливать программируемые терморегуляторы, которые еще называют мини-метеостанциями. Такие аппараты работают с датчиками разного типа: температуры, влажности, осадков, льда. Мини-метеостанция сопоставляет различные показатели состояния окружающей среды и кровельного покрытия, анализирует данные, полученные со всех участков и элементов крыши, а затем отдает команду на включение или выключение кабельного обогрева.

Мини-метеостанции существенно повышают эффективность функционирования антиобледенительных систем и снижают энергозатраты на кабельный обогрев крыши. Правда, стоят они в два и более раз дороже термостатов. Например, термостат Eberle DTR3 (Германия) обойдется в 100 euro, а мини-метеостанция Eberle EM 524 9 7 уже в 380 euro. Блок управления (вместе с защитной аппаратурой) может помещаться в распределительном электрощите дома или в автономном боксе, установленном в удобном для хозяев месте.

ВОЗЖЕННИКОВ ДМИТРИЙ, МЕНЕДЖЕР ПО РЕКЛАМЕ КОМПАНИИ "СЭМРИС":

— В нашей компании владельцы загородных домов могут заказать антиобледенительные системы как на базе резистивного, так и саморегулирующегося (RAYCHEM, международная компания RAYCHEM) кабеля.

К тому же клиенты могут выбирать между саморегулирующимися кабелями с разным диапазоном тепловыделения. Кабель с "расширенными возможностями" более эффективен в сложных погодных условиях, способен с легкостью преодолевать трудности обледени-тельного периода.

На основании данных, представленных домовладельцем или полученных при замерах, а также по итогам начальной стадии переговоров клиент получает экспресс-проект (услуга предоставляется бесплатно). В состав документации входят схема-эскиз и предварительная спецификация. Затем разрабатывается техническое задание, предусматривающее оптимальную комплектацию КСО. При желании клиент может обустраивать кабельный обогрев крыши поэтапно.

На базе технического задания составляется официальный договор, в котором оговариваются сроки и объемы работ, права и обязанности сторон, условия финансирования и контроля качества, гарантийные обязательства и т.д.

В дальнейшем заказчик может заключить самостоятельное соглашение на постгарантийное обслуживание КСО. Смонтированная система подвергается контрольным испытаниям. При положительных результатах тестирования подписывается акт приемки-сдачи.

Кроме того, клиент получает комплект рабочей документации, в составе которой — карты раскладки нагревательных секций и прохождения распределительной и информационной сетей, рабочая схема, паспорт на кабельную систему обогрева и др.

ТЕХНИКА БЕЗ ОПАСНОСТИ

Система кабельного обогрева — серьезный электротехнический комплекс, который должен в полной мере отвечать всем действующим нормам и стандартам и в первую очередь "Правилам устройства электроустановок" (ПУЭ). Согласно этому документу, электрооборудование должно быть защищено от перегрузок и коротких замыканий, а его пользователи — от поражения электрическим током.

Антиобледенительные системы в обязательном порядке оснащаются устройствами защитного отключения (УЗО), которые срабатывают при повреждении изоляции и тем самым предотвращают аварийную утечку тока. Более того, установленное в "нужном" месте УЗО способствует локализации неисправности и облегчает устранение последней. Напомним, что устройство должно быть подключено к нулевому защитному проводнику электросети. Кроме того, КСО комплектуются термомагнитными автоматическими выключателями (однополюсными или трехполюсными), которые отключают систему в случае короткого замыкания или долговременных перегрузок.

Для защиты систем кабельного обогрева крыш широко используются дифференциальные автоматы, которые сочетают в себе функции дифференциального выключателя (УЗО) и термомагнитного автомата. Подобные устройства, как правило, устанавливают на КСО с разветвленной греющей сетью. Каждая линия имеет собственный дифференциальный автомат, что значительно повышает надежность и стабильность работы системы. В случае пробоя изоляции отключается только поврежденная ветвь.

Стоимость УЗО варьируется в пределах 30-40 euro, автоматических выключателей — 5—15 euro, дифференциальных автоматов — 45—55 euro.

11. Система обогрева края кровли над зимним садом, выполненная компанией "СЭМРИС"
12. Анти-обледенительная система CEILHIT
13. Схема образования сосулек

ЮВЕЛИРНАЯ РАБОТА

Монтаж систем антиобледенения производится в любое время года. Правда, инсталляцию саморегулирующегося кабеля нельзя производить при температурах ниже —20°С, а бронированного (применяется для обогрева плоских кровель) — ниже —10°С. Между тем, специалисты советуют воздерживаться от производства монтажных работ в зимний период. Лучше дать заиндевевшей крыше "дотянуть" до весны. Тем временем хозяева дома смогут зафиксировать состояние проблемных участков ( сфотографировать, снять на видео и т.д.), чтобы затем продемонстрировать реальное положение дел специалистам компании-инсталлятора.

Проектирование, комплектацию и монтаж антиобледе-нительной системы следует поручать только специализированным организациям, имеющим соответствующие разрешительные документы (лицензии, сертификаты и т.д.) и большой опыт подобной работы.

При планировании кабельного обогрева крыши нужно учитывать потребляемую мощность системы обледенения. Удельное потребление обогреваемых водостоков составляет 40—50 Вт/пог. м, карнизных свесов — 180-250 Вт/м2. Это означает, что суммарная потребляемая нагрузка от КСО (для среднего коттеджа с простой крышей) составляет 3~7 кВт. Выделить такую мощность из энергоресурсов существующего здания — дело непростое. Тем более сложно получить от энергетиков дополнительные мощности.

О системе антиобледенения следует подумать на стадии проектирования загородного владения. Это позволит не только заранее зарезервировать мощность под кабельный обогрев, но и оптимизировать затраты на устройство системы, правильно спланировать финансирование и четко организовать монтаж, то есть произвести инсталляцию КСО в процессе кровельных работ. Секции резистивных сетей изготавливаются в заводских условиях. Саморегулирующийся кабель отмеряется по месту. Для его крепления используют специальные зажимы, монтажную ленту, а также различные монтажные принадлежности.

Особая тема — подключение греющих секций к силовому кабелю. Важно обеспечить водонепроницаемость стыков и исключить нагрев холодных концов силовой сети. В случае резистивной сети эта задача решается в комфортных условиях цеховой площадки. Сложнее с саморегулирующимся кабелем. Надежность и герметичность подключений "самрегов" напрямую зависят от уровня квалификации и практических навыков монтажников. К тому же ключевую роль играет качество стыковочных изделий. Правда, многие специализированные компании изготавливают секции и в цехах ("СЭМРИС" и т.д.).

Редакция благодарит компании "САН ФЛОР ПРОЕКТ", "СЭМРИС", CEILHIT и КПД за помощь в подготовке статьи.