Системы анти обледенения

В зимний период времени владельцы недвижимости часто сталкиваются с обледенением водостоков и водопроводных труб. Эта ситуация вносит серьезный дискомфорт в условия проживания и даже может привести к выходу из строя всей водопроводной системы. Кроме того, заморозки и снегопады приводят к обмерзанию лестничных ступеней, прилегающих к домовой территории, что, в свою очередь, повышает риск получения травм в холодный сезон. Все эти негативные факторы указывают на то, что трубы, водостоки и ступени непременно нуждаются в специальной защите. А лучше всего с это непростой задачей справляется прогрессивная система обогрева, работающая на основе электрического кабеля.

Особенности электрической системы анти обледенения

Нагревательный кабель — это самый главный элемент анти обледенительного оборудования. Именно он обеспечивает эффективную работу системы и гарантирует ее надежность и долговечность. Прокладка электрокабеля полностью исключает образование наледи и сосулек на трубах и позволяет водостоку корректно и без перебоев функционировать зимой и в период межсезонья.

В современных электрических системах обычно используют резистивные, зональные или саморегулирующиеся кабели. У каждого из этих греющих элементов имеются специфические характеристики и особенности, определяющие область применения.

Резистивный кабель

Резистивный кабель работает по следующему принципу: полезное тепло выделяется внутренней металлической нагревательной жилой, окруженной силиконовым изоляционным материалом и стекловолокном, отражающими экранами из алюминиевой фольги и защитными внешними оболочками из водонепроницаемого ПВХ, устойчивого к воздействию ультрафиолета. Удельная мощность линейного тепловыделения составляет от 20 до 30 Вт/м и четко фиксируется самой конфигурацией оборудования, независимо от внешних условий в месте эксплуатации.

Резистивные кабели бывают одножильными и двужильными. В одножильных вариантах электрический ток проходит по одному проводнику, поэтому для того, чтобы цепь оказалась замкнутой, оба конца требуют подключения к электропитанию. В двужильных кабелях к сети подсоединяется только один конец, а роль замыкающего компонента играет вторая токопроводящая жила. Двужильные греющие элементы стоят несколько дороже одножильных, но, несмотря на это, пользуются более широкой популярностью. Это связано с тем, что они создают магнитные поля меньшей интенсивности и значительно проще монтируются.

Минусом резистивных кабелей является одинаковая теплоотдача по всей длине. Нередко это приводит к тому, что на одних участках оборудование перегревается, а на других для эффективного функционирования выделяемого тепла не хватает.

Саморегулирующийся кабель

Саморегулирующийся кабель — это принципиально новый греющий элемент, представляющий собой своего рода матрицу в виде провода/кабеля. Состоит из огромного количества маленьких фрагментов, вырабатывающих тепло. Типовая конструкция каждого из них включает в себя две токопроводящие жилы, расположенные параллельно друг другу, специальное полупроводящее покрытие из полимерного материала, заполненного углеродом, экранирующую оплетку-отражатель и внешнюю высокопрочную оболочку, не боящуюся воды и ультрафиолета. Удельное тепловыделение в саморегулирующихся кабелях колеблется в диапазоне от 6 до 90 Вт/м.

Углеродная полупроводящая матрица складывается из многочисленных сопротивлений, параллельно подсоединенных к проводящим жилам кабеля. Когда напряжение подается на разомкнутые жилы кабеля, внутри матрицы вырабатывается ток, способствующий выделению полезной тепловой энергии. В момент реакции матричный материал расширяется и контакты между отдельными частичками углерода нарушаются. С ростом уровня сопротивления ток в матрице постепенно уменьшается и в течение 3–5 минут температура стабилизируется. Значение показателей сопротивления матрицы из расчета на один погонный метр достигает нескольких сотен Ом. В результате нагревательные саморегулирующиеся кабели получают абсолютно уникальные свойства:

Длина при подключении на полном напряжении может варьироваться от одного метра до любой предельно допустимой. Это очень удобно, так как не всегда заранее известна длина трубопровода или водостока, который планируется обогреть.
У кабеля предусмотрена способность локально изменять объем тепловыделения. То есть, при повышении температуры в отдельно взятой зоне отапливаемого объекта тепловыделение кабеля снижается. Это повышает уровень безопасности всей системы в целом и существенно упрощает монтажные работы. В некоторых случаях появляется возможность не только прокладывать греющие ленты максимально близко друг к другу, но даже пересекать их, что совершенно исключено для резистивных кабелей.
Саморегулирующиеся кабеля можно использовать на любую длину и разрезать сообразно собственным нуждам, причем, непосредственно на объекте. Единственное, что обязательно нужно учитывать при установке оборудования, это разницу между пусковым и номинальным токами (составляет около 20–30%). Обычно этот момент описывается в сопроводительных документах на греющую систему и берется во внимание при выборе пускорегулирующей аппаратуры.

Стоимость саморегулирующихся кабелей выше, чем у резистивных примерно на 15–40%, однако, именно их клиенты выбирают чаще всего, потому что система работает более эффективно и быстро себя окупает.

Зональный кабель

Зональный кабель — это специфическая вариация резистивных кабелей. Тепловырабатывающий элемент представляет собой проволоку из сплава с высоким уровнем сопротивления, спирально наложенную на две токопроводящие жилы, одетые в прочный полимерный изолятор. Шаг соприкосновения греющей спирали с токопроводящими жилами составляет около 1 метра. Мощность удельного тепловыделения колеблется от 15 до 70 Вт/м и не зависит ни от каких внешних условий.

Зональные кабели по многим показателям напоминают резистивные, но, несмотря на это, резать их можно непосредственно в зоне укладки по специальной разметке, нанесенной на внешнюю поверхность. Наиболее целесообразно применять этот вид антиобледенительного оборудования на кровлях, в длинных и сверхдлинных водосточных системах (от 35 метров и более) крупного и сверхкрупного диаметра (200 мм и более). Также зональный кабель уместно уложить в тех местах, где, согласно эксплуатационным правилам, требуется полное отсутствие наледи.

Места применения анти обледенительной системы

Специалисты-проектировщики и монтажники выделяют целый ряд сфер, предназначенных для использования систем защиты от замерзания и обледенения. Это водопроводные и водосточные трубы, кровля и прилегающие к жилым и рабочим помещениям дорожки, ступени, тротуары и грунт.

Трубопроводы

Кабельные греющие системы помогают защитить трубопроводы и резервуары от агрессивного воздействия холодов и морозов. Правда, монтаж такого оборудования довольно сложен и требует очень точного расчета и правильного выбора греющего кабеля. Антиобледенительные элементы ставятся как снаружи труб, так и внутри, благодаря чему водопровод и санитарно-технические агрегаты не замерзают и всю зиму полноценно работают, обеспечивая бесперебойную подачу воды и прочих жидкостей даже при рекордно низких температурах.

В последние годы для обогрева трубопроводов длиной до 50 километров часто применяются так называемые скин-кабели. Эта технология действует по принципу образования скин-эффекта в ферромагнитном материале на промышленной частоте. Тепло по большей части выделяется в стальной трубке, внутри которой и располагается сам кабель.

В этом варианте электрический ток течет только по внутренней поверхности трубки, а внешний потенциал полностью отсутствует. Запитка такого кабеля осуществляется с одного конца. Скин-труба не нуждается в дополнительной изоляции и может напрямую привариваться к отапливаемому объекту. Таким образом удается обеспечить тепловой контакт высокого уровня и создать практически полностью электробезопасный участок.

Кровля и водостоки

Установка греющего оборудования на кровлю и водостоки считается самой сложной и трудоемкой с точки зрения расчетов, проектировки и последующего монтажа. Приходится учитывать массу факторов, условий и специфических моментов, характерных для каждого отдельно взятого объекта. Обязательно во внимание принимаются такие моменты, как:

кострукционные особенности крыши и водостоков;
направление ветра;
места непосредственного скопления снега и области обледенения;
участки, прогреваемые солнцем сильнее/слабее.

Основной задачей АСК (антиобледенительная система крыши) считается возможность обеспечить регулярное очищение от льда и снега лотков и водостоков при температуре от +2°С до — 15°С. Включать систему при температурах ниже -18°С — -20°С, как правило, не требуется. При таких погодных условиях наледь, как правило, не образуется, да и количество осадков в виде снега не превышает допустимых норм.

В процессе разработки проекта здания нужно четко рассчитывать параметры установки антиобледенительной системы, чтобы вода, появившаяся во время таяния льда и снега, получила свободный путь к выходу с кровли и водостоков. Для корректного функционирования системы рекомендуется придерживаться следующих критериев:

общая линейная мощность греющих кабелей, расположенных на горизонтальных частях крыши (лоток, желобок и пр.) должна составлять 180–250 Вт на 1 мг площади поверхности обогреваемой части объекта;
оптимальный уровень удельной мощности греющего кабеля в водостоках должен варьироваться от 25 до 30 Вт на 1 погонный метр длины водостока (увеличение возможно по мере удлинения водостока — до 60–70 Вт на 1 метр).
Тротуары, ступени, грунт

По утверждению экспертов, установить антиобледенительные системы для грунта и дорожек значительно проще, нежели в трубопроводы и водостоки. Монтируется оборудование всегда под прочное финишное покрытие, чтобы проезжающий транспорт не повредил своей тяжестью греющий элемент. Маты и кабели, предназначенные для укладки под асфальт, обладают специфическими характеристиками и особенностями. Они легко выдерживают высокую и очень высокую температуру (до +250° С), долго работают и справляются с интенсивными эксплуатационными нагрузками.

Требования к удельной выходной мощности вырабатываемого тепла обычно варьируются в зависимости от климатических региональных условий и типа установки оборудования. Для основной массы стран признана оптимальной удельная мощность в 300 Вт/м2, однако, в случае надобности можно подобрать систему с параметрами от 200 до 400 Вт/м2.

Заключение

Независимо от того, какой вариант греющего элемента используется, не стоит включать систему в особо холодный период (-15°С -20°С). Это не только не целесообразно, но может даже навредить.
Для корректной работы необходимо оснастить оборудование датчиками температуры воздуха, воды и осадков, а также специальным терморегулятором. Он будет осуществлять управление и подстраивать температуру под конкретные условия, связанные с климатическими особенностями, расположением и этажностью обогреваемого здания.
Для кровельных систем кабель необходимо проложить на всем пути следования талой воды. Начать стоит с лотков и горизонтальных желобов, а закончить внешними выходами из водосточных труб. Если в доме имеется ливневая канализация, кабель тянут до входа в коллекторную систему ниже глубины возможного промерзания.
В процессе монтажа необходимо четко придерживаться нормативов установленной мощности греющих кабелей для различных элементов кровельной или водосточной систем.

Системы анти обледенения на основе электрического кабеля