Строительные материалы и технологии
Выпуск от 08.01.2004
Системы антиобледенения для кровель (часть вторая).

Греющие кабели - классификация и особенности.

Греющие кабели - основной элемент систем антиобледенения, обеспечивающий их эффективность и надежность. Классификация греющих кабелей приведена в Таблице. Заметим, что в дальнейшем речь пойдет только о греющих кабелях, рекомендуемых к применению на кровлях, тогда как разнообразие типов и конструкций греющих кабелей и их применения в строительстве делает этот предмет достойным отдельной публикации. Указаны фирмы-производители, представленные в России.

Классификация греющих кабелей.

Тип кабеля	Основное назначение	Диапазон мощностей Вт/м	Длина секции	Применимость на кровлях	Цена $/м
Резистивные	Подогрев пола	5-30 фиксированная	Фиксированная 10-200 м	Ограниченная	1-2
Саморегули- рующиеся	Подогрев трубопроводов, лотков, водостоков	5-60 переменная	Любая, до 150 м, резка по месту	Полная	5-11
Зональные	Подогрев трубопроводов	10-80 фиксированная	Любая, до 150 м, резка по месту	Подогрев длинных водостоков	3-10
Бронированные	Подогрев открытых площадей, водостоков	20-60, фиксированная с возможностью незначительной коррекции	Фиксированная, с возможностью прирезки по месту 1-2 м	Подогрев водостоков, капельников, бетонных лотков	2-4

Конструкции греющих кабелей.

Резистивные кабели.

Резистивные кабели.

Саморегулирующиеся кабели.

Зональные кабели.

Бронированные кабели.

Тепловыделяющий элемент - металлическая жила. Удельное тепловыделение - жестко фиксирована самой конструкцией. Основные производители - DE-VI (Дания), CCT (Россия), CEILHIT (Испания), ENSTO (Финляндия), ALCATEL (Норвегия).

Разновидности. Существует две конструкции - с одной греющей жилой и двумя, одна из которых греющая, а вторая - соединительная. Для первой конструкции характерно наличие двух так называемых "холодных" концов, т.е. подключение греющего кабеля к питающей сети производится с обоих концов. Двухжильный кабель подключается к сети только с одного конца. На противоположном конце секции находится заглушка, внутри которой выполнено соединение греющей и соединительной жил.

Использование двухжильных греющих кабелей несколько проще при проектировании и монтаже, но они дороже одножильных на 15-25%.

Особенности применения. Секции кабеля одной конструкции имеют жестко определенную длину, в то время как у кровель размеры лотков и длины водостоков весьма разнятся. Указанное свойство делает проектирование кровельных систем антиобледенения на резистивных кабелях трудоемким и неэффективным, поскольку, при их установке даже незначительное отклонение размеров от чертежей приводит к необходимости корректировки, а иногда даже полного изменения проекта.

Следует принимать во внимание и особенности функционирования греющего кабеля на реальной кровле. Потребность в тепле существенно меняется от одного участка к другому: на горизонтальных лотках она имеет одно значение, в водостоках - другое, на капельниках - третье. Теплоотдача же резистивного кабеля совершенно одинакова. Это приводит к тому, что на одних участках кабель перегревается, на других - выделяемого им тепла может быть недостаточно для обеспечения удовлетворительного функционирования системы. В результате чего резистивные кабели, еще несколько лет назад достаточно широко использовавшиеся на кровлях (в том числе и благодаря их дешевизне), сегодня почти не применяются.

Саморегулирующиеся кабели.

Тепловыделяющий элемент - специальная пластиковая матрица. Удельное тепловыделение - от 6 до 100 Вт/м - может изменяться по длине секции в зависимости от фактических потерь тепла. Каждый участок кабеля "приспосабливается" к окружающим его внешним условиям. Тепловыделение нормируется в жестко определенных условиях и обычно входит в наименование кабеля.

Основные производители: RAYCHEM (США), HEATTRACE (Великобритания), THERMON (США), ISOPAD (Германия). Кабели HEATTRACE поставляются на российский рынок под торговыми марками ССТ (Специальные Системы и Технология) и ALCATEL.

Разновидности. Саморегулирующиеся кабели существенно различаются по типу материала матрицы и оболочки. Можно выделить группы кабелей на основе полиолефинов (полиэтиленов с различными добавками) и на основе фторопластов. Кабели второй группы отличаются весьма высокими характеристиками мощности, стойкостью к внешним воздействиям, но весьма дорогие. Для крыш применимы и кабели первой группы, но с обязательным указанием производителя, наличия UV-добавок, и рекомендациями по применению.

Особенности применения. Кабель может быть использован произвольными длинами (от 0,2м до десятков метров), причем его резка может производиться на объекте. Ограничение накладывается на предельную длину, которая для разных типов кабелей составляет от 60 до 150м, что для всех типов кровель достаточно. Тепловыделение кабеля в условиях кровли больше номинального в 1.5-2 раза, поскольку во время "работы" он частично погружен в воду.

В системах на основе саморегулирующихся кабелей следует обращать внимание на существенную разницу в показателях пускового и номинального токов (от 2 до 4 раз), что должно быть учтено в типах пускорегулирующей аппаратуры и указано в сопроводительной документации на систему. Саморегулирующиеся кабели дороже резистивных, однако, при разумном проектировании, стоимость систем на их основе превышает стоимость системы на резистивных кабелях лишь на 15-25%, поскольку требуется меньше распределительных кабелей и весьма экономно используется греющий кабель. Кроме того, эти системы более надежны и экономичны.

Системы антиобледенения на саморегулирующихся кабелях в настоящее время завоевали абсолютное первенство в Норвегии, Финляндии, Швеции, Канаде.

Зональные кабели.

Тепловыделяющий элемент - спирально наложенные на две изолированные жилы отрезки проволоки из сплава высокого сопротивления. Шаг соединения с токоподводящими жилами - примерно 1м. Удельное тепловыделение - от 15 до 200 Вт/м. Жестко фиксировано. Основные производители: HEATTRACE (Великобритания), THERMON (США).

Особенности применения. Зональные во многом подобны резистивным кабелям, но имеют одно преимущество саморегулирующихся кабелей: - их можно резать непосредственно на объекте. У них - не очень большое превышение пускового тока над номинальным током (25-30%). Целесообразно применение зональных кабелей на кровлях в длинных и сверхдлинных водостоках (40м и более), а также в системах, где необходимо абсолютное отсутствие наледи. При этом жесткая характеристика зонального кабеля становится его достоинством.

Бронированные кабели.

Тепловыделяющий элемент - металлическая жила. Удельное тепловыделение- 20-45 Вт/м. Основной производитель - ССТ (Россия).

Разновидности. Кабели выпускаются как одно, так и двухжильные, что позволяет опускать их в водостоки без использования тросов.

Особенности применения. Бронированные греющие кабели появились в самое последнее время. По своим характеристикам они близки к резистивным кабелям. Существенным является резкое увеличение допустимой температуры на жиле (до 150°С), механической прочности оболочки, и ее теплоотдающей способности. Допускается определенное изменение длины секции непосредственно на объекте (прирезка) на 1-2м. Находят широкое применение в системах антиобледенения, для инверсионных кровель и бетонных водоотводных лотков, поскольку являются практически единственным греющим кабелем, допускающим укладку непосредственно в бетон. Недороги

Управление системами.

Алгоритм управления системами антиобледенения независимо от применяемой аппаратуры должен соответствовать физическим процессам образования наледи на кровле. Поэтому выбор аппаратуры того или иного производителя определяется, прежде всего, ее соответствием физическим процессам, возможностью настройки на особенности конкретного здания и климатической зоны, надежностью и ценой. Обобщенный пример системы антиобледенения для небольшого дома показан на рис.

Как правило, в комплект к так называемому "крышному" термостату прилагаются датчик температуры наружного воздуха и датчик осадков (parking sensor). Датчик осадков представляет собой плоский элемент с двумя электродами, оснащенный подогревателем весьма малой (5-10Вт) мощности (часто запитываемым напряжением 12В). При наличии влаги между электродами состояние датчика изменяется, и система получает сигнал о наличии осадков. Некоторые фирмы выпускают два датчика в одном корпусе, причем, подогревом оснащен только один. Такой элемент в состоянии дифференцировать тип осадков, в том числе регистрировать изморозь и иней. Все производители выпускают датчики в защищенном от влаги исполнении, как правило, с соответствующими крепежными узлами.

В некоторых случаях находят применение датчики присутствия влаги для лотков или водостоков, основанные на том же принципе. Их применение позволяет контролировать момент ухода воды с горизонтальных частей кровли (лотки и желоба), после чего их можно отключать. Это несколько повышает стоимость системы, но делает ее весьма экономной в эксплуатации.

Основные производители комплектных наборов аппаратуры управления - EBERLE (Германия), ССТ (Россия), OJ (Норвегия), RAYCHEM (США).

Типовые, конструктивные решения.

Применение антиобледенительной системы на основе греющих кабелей (ISOPAD).

Монтаж греющих кабелей (DE-VI)

Пример обогрева ендовы. 1 - Зажим 2- Секция нагревательная 3 - Кронштейн 4 - Медная полоса

Обогрев снегового кармана.

Обогрев водостока с подогреваемой воронкой.

Основные задачи при конструировании кровельных систем антиобледенения - сделать ее эффективной, сравнительно недорогой, и применить такие способы крепления, которые не повреждали бы весьма ответственные узлы кровли и не портили бы внешний вид здания. При этом узлы крепления должны быть надежными, долговечными, и не повреждающими оболочку греющих кабелей.

Одним из основных принципов конструирования узлов крепления является применение тех же материалов, что и для кровли, либо совместимых с ними.

На рисунках примеры укладки греющих и распределительных кабелей на различных (наиболее распространенных) узлах скатных кровель. Прежде всего, они относятся к кровлям, крытым оцинкованным железом, медными листами и металлочерепицей.

Следует заметить, что для мягких кровель применяются специальные методы не повреждающего крепления греющих кабелей. На получивших широкое распространение лотках снегозадержания и снегоудаления весьма целесообразна укладка греющих кабелей в бетонную (или цементно-песчаную стяжку). Это, кроме предохранения кабеля от повреждений, значительно повышает эффективность нагрева за счет использования теплоаккумулирующих свойств бетона.

Требования безопасности.

Основные требования предъявляются с точки зрения пожаро- и электробезопасности. Для их удовлетворения необходимо выполнить несколько условий:

• в состав системы должны входить только греющие кабели, имеющие соответствующие сертификаты, в т.ч. обязателен сертификат пожаробезопасности. Как правило, это негорючие кабели или кабели, не поддерживающие горение. Для использования в системах антиобледенения необходимы рекомендации производителя;
• греющая часть системы должна быть оснащена УЗО или дифференциальным автоматом с током утечки не более 30мА (для требований электробезопасности - 10мА);
• сложные системы антиобледенения необходимо разбивать на отдельные участки с токами утечки в каждой части, не превышающими указанные выше значения.

Греющие кабели основных производителей имеют все необходимые сертификаты и прошли многократную апробацию в составе систем антиобледенения.

Испытания и оценка эффективности.

Испытания систем антиобледенения можно разделить на две группы: приемо-сдаточные и периодические.

Приемо-сдаточные испытания, как правило, начинаются с испытаний сопротивления изоляции греющих и распределительных кабелей. Проводится тестирование УЗО (или дифавтоматов). Составляются соответствующие протоколы с указанием конкретных значений. Наиболее информативными являются испытания на функционирование, в ходе которых проверяется эффективность работы системы.

Следует отметить, что системы антиобледенения не являются системами мгновенного действия. Они предназначены для работы в ждущем режиме, и включаются сразу при появлении осадков. Если система была включена не вначале сезона, и на кровле накопился слой снега, ей понадобится время от 6 часов до суток для его удаления.

Затруднения имеются при сдаче системы в теплое время года. При этом проверяется надлежащее функционирование управляющей аппаратуры, имитируются сигналы с датчиков, проверяется переход системы в режим включения нагрузки, отключения лотков, а затем и отключения водостоков.

Периодические испытания проводятся, как правило, в начале осени для проверки технического состояния системы и подготовки ее к работе. Прежде всего, проверяется сопротивление изоляции для определения поврежденных участков. Затем проверяется состояние аппаратуры, проводится ее пробное включение. После проверки настроек терморегуляторов производится рабочее включение системы, и она остается работать в ждущем режиме.