В период зимней оттепели и межсезонье работа дренажных систем находится под угрозой. В желобах и трубах образуется лед, который может быстро разрастаться и образовывать целые ледяные конусы. Они замедляют работу дренажной системы, а иногда и полностью ее блокируют.
Кроме того, замерзший лед увеличивает вес желобов, что приводит к их обрушению и растрескиванию. Этих последствий можно избежать с помощью антиобледенительных систем, основным элементом которых является нагревательный кабель для водостоков и крыш.
Функции греющего кабеля
Начнем с основных понятий. Что такое нагревательный кабель? Это проводник электричества, способный преобразовывать электрическую энергию в тепловую. Количество выделяемого тепла зависит от силы тока и сопротивления проводящего материала. Если вспомнить курс школьной физики, то оказывается, что этим умением обладает каждый дирижер. Но! В случае с электрическим кабелем такое тепловое воздействие нежелательно, поэтому за счет конструкции его стараются уменьшить. А для греющего кабеля – совсем наоборот. Чем больше тепла он может преобразовать из электричества, тем лучше.
В системе антиобледенения греющий кабель играет важнейшую роль в обогреве водостока и элементов кровли, препятствуя образованию льда, сосулек и снежных навесов.
Электрический обогрев предотвращает:
- образование сосулек на желобах и краях крыш;
- засорение водостоков льдом;
- обрушение или деформация желобов под тяжестью льда, сосулек и снежных масс;
- разрыв труб из-за льда.
Эксплуатационные характеристики греющих кабелей
Электрические кабели для обогрева водостоков и крыш работают в тяжелых условиях – под воздействием влаги, отрицательных температур, механических нагрузок. Поэтому обязательно, чтобы кабели обладали следующим набором характеристик:
- герметичность оболочки и устойчивость к воздушной влаге;
- устойчивость к УФ-излучению;
- способность не изменять свои свойства при высоких и низких (отрицательных) температурах;
- высокая механическая прочность, позволяющая выдерживать снеговые и ледяные нагрузки;
- безопасность, связанная с высокими электроизоляционными свойствами.
Кабели поставляются в бухтах или в готовых нагревательных секциях — отрезанных отрезках заданной длины с гильзой и силовым шнуром для подключения к сети.
Секции – более удобный вариант, проще в сборке. Спиральные тросы обычно используются для дренажа и крыш сложной конфигурации, для которых не подходят стандартные сечения.
Виды греющих кабелей
Противообледенительные системы могут работать на основе двух типов нагревательных кабелей: резистивных и саморегулирующихся. Разберем особенности каждого из них.
Тип #1. Резистивные кабели
Самый популярный, традиционный вариант, отличающийся одинаковой мощностью по всей длине и одинаковым тепловыделением. Для обогрева желобов применяют резистивные кабели с теплоотдачей 15-30 Вт/м и рабочей температурой до 250°С.
Резистивная проволока для обогрева желобов имеет постоянное сопротивление и нагревается равномерно по всей своей поверхности. Степень нагрева зависит только от силы тока вне зависимости от внешних условий. И эти условия для разных частей кабеля могут отличаться.
Например, один отрезок провода может находиться на открытом воздухе, другой — в трубе, третий — спрятан под листвой или под снегом. Для предотвращения образования льда в каждой из этих областей необходимо разное количество тепла. Но резистивный кабель не может саморегулироваться и изменять степень нагрева. Каждая его часть будет иметь одинаковую мощность и степень нагрева.
Поэтому часть тепловой энергии кабеля будет тратиться на нагрев тех участков трубы и кровли, которые уже находятся в «теплых» условиях. В результате потребление электроэнергии резистивным кабелем всегда относительно велико, но отчасти непроизводительно.
В зависимости от конструкции резистивные кабели делятся на 2 типа: серийные и зональные.
Последовательные кабели
Конструкция последовательного кабеля очень проста. Внутри по всей длине проходит сплошная токопроводящая жила, покрытая сверху изоляцией. Сердечник представляет собой медную проволоку.
Для предотвращения негативного электромагнитного излучения поверх кабеля накладывается экранирующая оплётка. Кроме того, он выступает в качестве подложки. Внешний слой резистивного кабеля представляет собой полимерную оболочку, служащую для предотвращения коротких замыканий и защиты от внешних условий.
Особенностью последовательного кабеля является то, что его полное сопротивление равно сумме сопротивлений всех его отрезков. Поэтому при изменении длины провода изменяется и его тепловая мощность.
Так как процесс теплопередачи не регулируется, требуется постоянный контроль за кабелем, в том числе удаление скопившегося мусора. Листья, ветки и другой мусор могут перегреть кабель и сжечь его. Его нельзя восстановить.
Последовательные кабели могут быть одинарными или двойными проводами. Одножильный кабель имеет одну жилу. В двухжильном сердечнике два сердечника работают параллельно и проводят токи в противоположных направлениях. В результате нивелируется электромагнитное излучение, что делает двухжильные кабели более безопасными.
Серийные резистивные кабели имеют следующие преимущества:
- достойная цена;
- гибкость, позволяющая прокладывать кабель по поверхностям различной конфигурации;
- простая сборка, где нет необходимости в «дополнительных» деталях.
К недостаткам можно отнести стабильный отвод тепла, не зависящий от погодных условий, а также выход из строя всего кабеля при его обрыве или перегреве в одной точке.
Зональные кабели
Помимо обычного резистивного кабеля, существует его усовершенствованный вариант — зонный (параллельный) кабель. Его конструкция имеет две параллельные изолированные жилы. На них спирально намотана высокоомная нагревательная проволока.
Эта спираль (обычно нихромовая) через контактные окна в изоляции замыкается попеременно с первой, а затем со второй жилой. Зоны тепловыделения создаются независимо друг от друга. При перегреве и перегорании кабеля в одной точке выйдет из строя только одна зона, остальные продолжают работать.
Поскольку зональный нагревательный кабель для кровли и водостоков представляет собой цепочку независимых тепловыделяющих секций, его можно разрезать на куски непосредственно на месте монтажа. При этом длина отрезаемых кусков должна быть кратна размеру тепловыделяющей зоны (0,7-2 м).
Преимущества использования зонового кабеля:
- достойная цена;
- независимые зоны теплоотдачи, наличие которых позволяет не бояться перегрева;
- простая установка.
Недостатком является стабильный отвод тепла (как и в случае с последовательным кабелем) и то, что размер нарезаемых для сборки кусков зависит от длины зоны нагрева.
Тип #2. Саморегулирующиеся кабели
Этот тип кабеля имеет большой потенциал для обогрева водосточных желобов и крыш.
Его структура более сложная, чем у резистивного аналога. Внутри элемента находятся две токопроводящие жилы (как у двухжильного резистивного кабеля), соединенные полупроводниковым слоем — матрицей. Кроме того, слои устроены следующим образом: внутренняя фотополимерная изоляция, экранирующая оболочка (фольга или проволочная оплетка), внешняя пластмассовая изоляция. Два слоя изоляции (внутри и снаружи) делают кабель устойчивым к ударным нагрузкам и повышают его диэлектрическую прочность.
Основной отличительной чертой саморегулирующегося кабеля является матрица, изменяющая свое сопротивление в зависимости от температуры окружающей среды. Чем выше температура окружающей среды, тем больше сопротивление матрицы и меньше нагрев самого кабеля. Ты тоже. Это эффект саморегуляции.
Кабель автоматически и самостоятельно регулирует потребляемую мощность и степень нагрева. При этом каждая секция кабеля работает автономно и независимо от других секций сама выбирает степень нагрева.
Саморегулирующийся кабель стоит в 2-4 раза дороже резистивного кабеля. Но у него также есть много преимуществ, наиболее важными из которых являются:
- изменение степени нагрева в зависимости от условий окружающей среды;
- экономное потребление электроэнергии;
- низкое энергопотребление (в среднем около 15-20 Вт/м);
- долговечность, связанная с отсутствием риска перегрева и перегорания;
- легкая установка на любую крышу;
- возможность резки на подходящие куски (длиной от 20 см) непосредственно на месте установки.
Помимо высокой цены, к недостаткам этого варианта можно отнести длительное время нагрева, а также большой пусковой ток при низких температурах окружающей среды.
Конструкция системы антиобледенения
Как уже было сказано, трос является основным (отопительным) элементом системы защиты от обледенения водостоков и крыш. Но не единственный. Для сборки полностью функционирующей системы используются следующие компоненты:
- нагревательный кабель;
- сетевой шнур, используемый для питания (не нагревается);
- застежки;
- соединители;
- блок питания;
- УЗО;
- термостат.
Эффективность системы отопления во многом зависит от термостата. Это устройство позволяет включать и выключать нагревательные секции (кабель), ограничивая их работу в заданном диапазоне погодных условий. Регулятор температуры может определить их значение благодаря специальным датчикам, которые устанавливаются в местах наибольшего скопления воды.
Обычный термостат отличается наличием датчика температуры. Как правило, для небольших систем применяют двухдиапазонный термостат с возможностью регулирования температуры на кабеле и вне его.
Специализированный термостат, называемый метеостанцией, более эффективно управляет работой системы. Он содержит несколько датчиков, которые фиксируют не только температуру, но и ряд других параметров, влияющих на образование льда. Например, влажность воздуха, наличие остаточной влаги на трубах и кровле. Метеостанции работают с установленными программами и экономят до 80% электроэнергии.
Монтаж нагревательного кабеля
Для установки антиобледенительной системы прокладывают нагревательные кабели:
- на краю крыши;
- в долинах;
- по линиям пересечения кровли и прилегающих стен;
- в горизонтальных желобах;
- в вертикальных желобах.
Особенности прокладки кабеля на этих участках имеют свои отличия и особенности.
На краю кровли
В этой зоне кабель укладывается со шлангом так, чтобы он был выше края наружной стены на 30 см. Высота шланга в этом положении составляет 0,6, 0,9 или 1,2 м.
При установке кабеля на металлическую пластину в каждую нижнюю точку волны укладывается виток провода. Монтаж на крышу с металлофальцем требует другого подхода. Трос поднимается по первому шву на нужную высоту и затем спускается в желоб с другой стороны того же шва. Он идет по желобу, доходит до следующего шва и снова повторяет цикл.
Если на двускатной крыше нет водосточных желобов, на ее краю могут образовываться значительные наледи и сосульки. Чтобы этого не произошло, кабель укладывается по одной из двух возможных схем: «капающая» петля или «капающая» кромка.
Конструкция «капельной» петли предполагает, что талая вода будет стекать и капать прямо с кабеля. Для этого трос крепится шлангом так, чтобы он свисал с края крыши на 5-8 см.
Образец капающей кромки устроен аналогичным образом. К краю крыши (капельницы) крепится только трос, прокладывая его традиционно шлангом.
В ендовах и местах пересечения крыши и стены
Лед легко образуется в долинах и других местах, где сходятся крыши. Кабель здесь проложен в 2 нити вдоль разъема на 2/3 его длины. Это создает незамерзающий проход, по которому талая вода может стекать.
Аналогичный способ безморозного прохода применяется в местах пересечения кровли и стен. Здесь кабель также укладывается в 2 нити на 2/3 высоты ската. Расстояние между кабелем и стеной 5-8 см, а расстояние между его нитями 10-15 см.
В желобах
В горизонтальном желобе кабель укладывается по всей длине в одну или несколько параллельных нитей. Количество нитей зависит от ширины желоба. Если в лоток шириной до 10 см достаточно ввести одну нить кабеля, то в лоток шириной 10-20 см – две нити. Для более широкого желоба (свыше 20 см) их количество увеличивают, добавляя по одной нити на каждые последующие 10 см ширины. Кабель укладывается так, чтобы между нитями оставался зазор 10-15 см.
Для фиксации кабеля в желобах используется монтажная лента или специальные пластиковые хомуты. Также возможно изготовить застежки в необходимом количестве самостоятельно — из стальной ленты, которую легко можно сформировать в пряжку. Хомуты и элементы монтажной ленты крепятся к стенкам желоба саморезами. Полученные отверстия заделываются силиконовым герметиком. Между креплениями соблюдается расстояние 0,3-0,5 м.
В водосточных трубах
В водостоках часто скапливается лед, перекрывая путь стока с крыши. Поэтому прокладка кабеля здесь обязательна. В трубу диаметром до 10 см укладывается одна нить кабеля, диаметром 10-30 см — две нити. На входе в трубу кабель крепится к стенам стальными скобами.
Требуется повышенный подогрев вверху и внизу трубы за счет укладки дополнительных полос кабеля – в виде «капающей» петли или нескольких спиральных витков.
Если длина трубы превышает 3 метра, для опускания троса и его закрепления используется цепь или трос с арматурой. Цепь (трос) подвешивается на крюк, вкрученный в деревянные элементы кровли или металлический стержень, прикрепленный к желобу.
