Системы антиобледенения, сравнительно недавно появившиеся в арсенале проектировщиков и строителей, быстро завоевали признание. Использование таких систем позволяет исключить сколько-нибудь заметное образование наледи в водосточных трубах, желобах, на краю кровли и в других местах ее наиболее вероятного появления.
Назначение антиобледенительных систем

Появление наледи опасно по нескольким причинам:

- отрыв достаточно массивных ледовых масс создает реальную опасность для жизни людей и может стать причиной весьма значительного материального ущерба (повреждения автотранспорта, нижележащих архитектурных элементов);
- повышенная механическая нагрузка на элементы кровли из-за большого количества льда сокращает срок ее службы;
- задержка воды на поверхности кровли в осенне-весенний период и при оттепелях из-за закрытости водостоков и желобов приводит к протечкам и значительному материальному ущербу; наиболее часто повреждаются жилые этажи, расположенные непосредственно под кровлей, а также части фасада здания вблизи водостоков;
- возникает необходимость механической очистки кровли от наледи, из-за которой резко снижается срок службы кровли.

Внедрение антиобледенительных систем на основе нагревательных кабелей при условии правильного проектирования, учитывающего особенности конструкции кровли, позволяет:
- исключить образование наледи и сосулек при сравнительно невысоких капитальных затратах и незначительном энергопотреблении;
- обеспечить работоспособность системы организованного водостока в течение зимы и межсезонья;
- исключить протечки, повреждение фасадов и водосточных труб.
Общие свойства систем антиобледенения.

Снег сам по себе не представляет особой опасности для кровли. Но если при перепаде температур образовавшаяся талая вода не стечет быстро с крыши, то при наступлении холодов она превратится в лед. Поскольку условия и скорость таяния у льда и снега различны, то при следующем кратковременном и неповсеместном действии источника тепла возможно не плавление, а, напротив, увеличение ледовой пробки. Наледь может привести к образованию ледяных заторов, пробок и сосулек длиной в десятки метров и весом в сотни килограммов.

Источниками тепла являются:

1. Атмосферное тепло. Суточные температуры воздуха колеблются с амплитудой, достигающей 15°С, и в диапазоне от +3–5°С днем до -6–10°С ночью создаются наиболее благоприятные условия для образования наледи. Весной к ним добавляется воздействие солнца. Хотя поверхность снега и льда отражает излучение солнечных лучей, даже небольшой налет грязи резко увеличивает коэффициент поглощения. Кроме того, быстро нагреваются оголившиеся участки кровли, и плавление идет с внутренней стороны слоя. Поэтому весной наледь образуется более интенсивно.

2. Собственное тепловыделение кровли. Тепло выделяет любая кровля, даже холодная (с проветриваемым чердаком), хотя и в минимальной степени. Однако распространившееся в последнее время использование чердачного пространства для проживания (мансарды) или оборудования технического этажа (где устанавливают оборудование для отопления, вентиляции и кондиционирования) резко меняет требования к традиционной конструкции кровли, что далеко не всегда учитывают проектировщики и архитекторы. Недостаточно эффективная теплоизоляция и отсутствие продухов приводят к тому, что лежащий на кровле снег (представляющий собой неплохой теплоизолятор) постоянно медленно тает. Такие кровли называют теплыми. Для них характерно образование наледи в более широком диапазоне температур воздуха, что фактически приводит к образованию опасных сосулек почти весь холодный сезон.

Работа антиобледенительных систем при температурах ниже минус 15–20° С, как правило, не нужна. Во-первых, при такой температуре не идет образование наледи и резко уменьшается количество влаги. Во-вторых, при низкой температуре количество выпадающих осадков в виде снега также уменьшается. В-третьих, на плавление снега и увод влаги по достаточно длинному пути нужны более значительные электрические мощности. Проектировщик должен так разработать и смонтировать антиобледенительную систему, чтобы вода, появившаяся в результате работы системы, свободно стекала с кровли и по водостокам. Существуют также границы установленных мощностей греющей части системы, определенные на практике, несоблюдение которых приводит к неработоспособности системы в указанном диапазоне температур. Если значительно превысить эти границы, то произойдет лишь перерасход электрической мощности без какого-либо улучшения работы системы. На горизонтальных частях кровли суммарная удельная мощность на единицу площади поверхности обогреваемой части (лоток, желоб и т. п.) должна составлять не менее 180–250 Вт/кв. м, линейная мощность нагревательных кабелей в водостоках — не менее 20–30 Вт на 1 метр длины водостока (возрастает по мере увеличения длины водостока до 60–70 Вт/м).

Все вышесказанное позволяет сделать несколько общих выводов.

1. Антиобледенительные системы в основном работают в весенне-осенний периоды, а также во время оттепелей. Работа системы в холодный период (минус 15–20°С) не только не нужна, но и может быть вредна.

2. Система должна быть оснащена датчиками температуры, осадков и воды и соответствующим специализированным терморегулятором, который скорее можно назвать мини-метеостанцией. Он управляет работой системы и допускает возможность подстройки параметров температуры с учетом конкретных особенностей климатической зоны, расположения и этажности здания.

3. Нагревательные кабели необходимо установить на всем пути талой воды, начиная с горизонтальных желобов и лотков и заканчивая выходами из водостоков, а при наличии входов в ливневую канализацию — вплоть до входа в коллектор ниже глубины промерзания.
Должны быть выполнены нормативы установленной мощности нагревательных кабелей для различных частей системы — горизонтальных лотков и желобов и вертикальных водостоков.
Составные части системы антиобледенения.

1. Греющая часть, состоящая из нагревательных кабелей и аксессуаров для их крепления на кровле и непосредственно выполняющая задачу перевода осадков в виде снега или инея в воду вплоть до полного их удаления. В состав греющей части могут входить также воронки со встроенным подогревом, элементы снегозадержания, взаимодействующие с нагревательными элементами.

2. Распределительная и информационная сеть, обеспечивающая питание для всех элементов греющей части и проведение информационных сигналов от датчиков до щита системы управления. В состав системы входят силовые и информационные кабели, соответствующие условиям работы на кровле, распределительные коробки и крепежные элементы.

3. Система управления, в которую входят шкаф управления, специальные терморегуляторы, датчики температуры, осадков и воды, пускорегулирующая и защитная аппаратура, соответствующая мощности системы и классу исполнения шкафа управления.
Выбор кабеля системы антиобледенения.

Различают два основных вида греющих кабелей: резистивные и саморегулирующиеся.

Резистивные кабели имеют постоянное сопротивление по всей длине. Тепловыделяющим элементом служит металлическая жила. Основ¬ное достоинство этих кабелей - дешевизна. Имеются и некоторые недостатки. Во-первых, секции одной конструкции имеют определенную длину, что затрудняет проектирование и монтаж, поскольку в реальной кровле, особенно если она имеет сложную форму, лотки, желоба и водостоки различаются по длине.
Впрочем, этот недостаток можно компенсировать подбором кабелей различного сопротивления. Во-вторых, условия, в которых находятся разные участки кабеля, могут резко отличаться: один участок лежит под снегом, другой покрыт листвой, третий висит в воздухе. Теплоотдача же этих частей совершенно одинакова. Когда датчик зафиксирует влажность и система включится, эффективно будет работать только покрытый снегом участок, а два других перегреваются совершенно напрасно.

Саморегулирующиеся кабели, или "самреги", как их часто называют, обладают важным дос¬тоинством: могут подстраиваться под окружающие условия (ведь все части кровли имеют различную потребность в тепле). В конструкциях с такими кабелями источником тепла служит тепловыделяющая пластиковая матрица, расположенная между двумя токопроводящими жилами.

Тепловыделение каждого участка матрицы меняется в зависимости от фактических внешних условий: чем дольше сохраняются высокая влажность и низкая температура, тем больше тепла выде¬ляет кабель. В результате достигается экономия электроэнергии. Кабели можно нарезать секциями произвольной длины: от 20 см до нескольких десятков метров. Кроме того, их достаточно установить в одну жилу (в большинстве случаев для вертикаль¬ных водостоков), а не петлей, как резистивные кабели. Это уменьшает потребляемую мощность системы и предотвращает засорение водостоков листвой.

Профессионально спроектированные системы на "самрегах" требуют меньше распределительных кабелей. Они значительно экономичнее резистивных, поскольку не тратят тепло понапрасну, так что через некоторое время первоначальные затраты окупятся. Однако это не означает, что во всех случаях необходимо применять именно саморегулирующиеся кабели.

Закономерен вопрос об автоматизации работы системы. Большой популярностью системы антиобледенения пользуются у хозяев загородных коттеджей, а тогда как быть, если вам требуется уехать в город, а в перспективе - оттепель с последующими заморозками? Что ж, такая погода в нашем регионе не редкость, именно она более всего способствует образованию наледи. Если же установить датчики, реагирующие на перепады температуры, то в зависимости от их срабатывания система будет включаться.

Более полный вариант автоматики включает в себя также сенсоры влажности, которые в совокупности с температурными датчиками обеспечат работу системы в нужное время. Ну и, естественно, система должна автоматически отключаться при слишком низких температурах: в таких случаях количество влаги резко уменьшается и образование наледи исключено.

Самый простой вариант управления системой - обычный ручной, когда, бро¬сив взгляд на крышу, вы сами определяете, включать ли систему и на какое время. Если же у вас проложен саморегулирующийся кабель, то в каких-то пределах он сам будет осуществлять регулировку, автоматически поддерживая плюсовую температуру на крыше. Кстати, несмотря на дороговизну такого кабеля, использовать его зачастую удобнее, нежели обычный. Саморегулирующийся кабель дольше служит, он безопасен и прост в эксплуатации, поскольку его можно нарезать отрезками любой длины.

Типовые обогреваемые зоны:

1 - водосточные трубы;
2 - водосборные желоба;
3 - водосборные лотки;
4 - воронки;
5 - направляющий лоток;
6 - ендова;
7 - водомет;
8 - карниз;
9 - капельник;
10 - плоская кровля;
11 - площадь водосбора желоба;
12 - площадь входного обогрева.

Этапы проектирования

Проектирование кабельной системы состоит из нескольких этапов.

1. Получение от заказчика чертежей зданий и сооружений с обозначением обогреваемых участков крыши и водостоков, с указанием конкретного назначения проектируемой системы обогрева.

2. Фотосъемка и измерение отдельных фрагментов обогреваемых участков кровли.

3. Классификация этих участков с последующим выделением характерных зон и опасных (с точки зрения накопления снега и образования льда) мест без крыш. К опасным местам относятся:

- водосточные трубы;
- воронки и отметы водосточных труб;
- желоба и лотки, особенно в зонах примыкания к водосточным воронкам;
- ендовы (стыки плоскостей разных участков кровли), мансардные окна, фонари;
- водометы;
- карнизы крыш;
- капельники.

4. Определение высоты здания, длины, высоты и ширины крыши, уклона кровли, длины и диаметра водосточных труб, длины и размера лотков, желобов.

5. Разработка технического задания на проектирование, в котором определяют обогреваемые зоны кровли, задают удельные мощности обогрева для всех узлов системы; количество ниток и тип нагревательного кабеля, при необходимости уточнение алгоритма работы системы.

6. Рассчет потребного количества нагревательного кабеля, обогреваемых воронок и общей электрической мощности системы.

7. Оценка возможности срыва с поверхности крыши ледяных глыб и сосулек, сползания сугробов снега, определение решений по их предупреждению, установке элементов снегозадержания, работающих согласованно с системой антиобледенения.

8. Определение типа, количества и параметров нагревательных секций и предварительных схем их раскладки. Уточнение мощностных параметров системы обогрева в целом. Выбор крепежных элементов из типового набора.

9. Вычерчивание схемы раскладки нагревательных секций.

10. Проектировка силовой питающей сети и системы управления с учетом требований фазирования.

11. Выпуск полного пакета проектной документации, в который входят чертежи раскладки кабельных нагревательных секций, чертежи прокладки силовой и информационной кабельной сети, схемы подключения секций и воронок, систем автоматики, паспорт на систему кабельного обогрева.

12. Разработка комплекта сметной документации, если это предусматривается договором с заказчиком.
Управление системой антиобледенения. Основы и аппаратура

Основные требования предъявляют к пожаро- и электробезопасности. Для их удовлетворения необходимо, чтобы в состав системы входили только нагревательные кабели, имеющие соответствующие сертификаты, в том числе сертификат пожаробезопасности. Греющую часть системы оснащают УЗО или дифференциальным автоматом с током утечки не более 30 мА (для требований полной электробезопасности — 10 мА). Сложные антиобледенительные системы разбивают на отдельные части с токами утечки в каждой из них, не превышающими определенного значения.

Испытания системы и оценка эффективности

Испытания антиобледенительной системы можно разделить на две группы: приемо-сдаточные и периодические.

Приемо-сдаточные начинаются с испытаний сопротивления изоляции нагревательных и распределительных кабелей. Проводят тестирование УЗО (или дифференциальных автоматов). Составляют соответствующие протоколы с указанием конкретных значений. Наиболее информативными являются испытания на функционирование, в ходе которых проверяют эффективность работы системы. Следует отметить, что антиобледенительная система не относится к системе мгновенного действия. Она предназначена для работы в ждущем режиме и включается сразу при появлении осадков. Если система была включена не в начале сезона, и на кровле накопился слой снега, то ей понадобится время от шести часов до одних суток для его удаления.

Затруднения бывают при сдаче системы в теплое время года. В этот период проверяют надлежащее функционирование управляющей аппаратуры, имитируют сигналы с датчиков, контролируют переход системы в режим включения нагрузки, отключения лотков, а затем и отключения водостоков.

Периодические испытания проводят, как правило, в начале осени, для того чтобы выявить техническое состояние системы и подготовить ее к работе. Прежде всего, смотрят на сопротивление изоляции для выявления поврежденных участков, затем проверяют состояние аппаратуры, проводят ее пробное включение. После проверки настроек терморегуляторов производят рабочее включение системы и оставляют ее в «ждущем» режиме.