Электрообогрев кровли нормы проектирования

Проектирование обогрева кровли и водостоков

Проектирование обогрева кровли обязательно для объектов промышленного, коммерческого и административного назначения, многоэтажных сооружений. Проект обогрева кровли и водостоков относится к разделу силовое оборудование (ЭМ) или (ЭО) общего проекта, либо может быть отдельным документом .

Проектировочные работы выполняются квалифицированными инженерами с опытом работы в сфере электрообогрева не менее 5 лет, также по требованиям Ростехнадзора необходимо наличие СРО на проектировочные работы.

Проектирование обогрева кровли и водостоков занимает 1-2 недели , в зависимости от сложности объекта и полноты предоставленных данных. Более простые проекты могут включать отдельные разделы, необходимые для закупа и монтажа (например, схемы монтажа кабеля, шкафа управления, подключения силовой части, спецификацию).

Примеры проектов обогрева кровли и водостоков

В проект электрообогрева кровли входит следующая типовая документация

В качестве технико-коммерческого предложения (ТКП) предоставляется:

1. Перечень соответствий опросному листу.
2. Чертеж кровли с размерами.

На этапе разработки конструкторской документации предоставляется:

1. Габаритно-монтажные чертежи шкафа управления (общий вид, вес, требования к установке), выполненные согласно ГОСТ ЕСКД.
2. Схема монтажа греющего кабеля на кровле.
3. Детальная спецификация комплекта поставки системы электрообогрева кровли с техническими характеристиками оборудования.
4. Список инструментов, запасных частей и принадлежностей.

При отгрузке предоставляется:

1. Габаритно-монтажные чертежи шкафа управления.
2. Инструкция, содержащая описание спецификации управления, а также рекомендации по настройке изменяемых параметров.
3. Схемы монтажа греющего кабеля на кровле.
4. Детальная спецификация комплекта поставки системы обогрева кровли с техническими характеристиками поставляемогооборудования.
5. Технический паспорт на русском языке.
6. Руководство по монтажу, пуско-наладке, эксплуатации и техническому обслуживанию.
7. Инструкция по транспортировке и хранению.
8. Инструкция по подъемно-монтажным работам.
9. Ведомость ЗИП.
10. Перечень быстроизнашивающихся деталей для пуска и гарантийного периода эксплуатации (при наличии). Перечень специального инструмента, необходимого для монтажа, технического обслуживания и ремонта.
11. Ремонтная документация согласно ГОСТ 2.602-2013 ЕСКД «Ремонтные документы».
12. Процедура приемки.
13. Процедура испытаний на заводе-изготовителе.
14. Процедура испытаний на месте (при необходимости).
15. Акт-протокол приемки на заводе-изготовителе, сведения об устранении недостатков, выявленных в процессе приемочных испытаний.
16. Декларации/сертификаты соответствия требованиям Технических регламентов Таможенного союза (ТР ТС) на данное оборудование и его компоненты.

Этапы проектирования электрообогрева кровли

Подготовка технического задания (если не предоставлено), подготовка ТКП

Опросный лист содержит перечень обогреваемых элементов кровли с размерами и другими характеристиками (материалом, конструкцией), информацию о назначении сооружения, климатическими и другими особенностями места эксплуатации, предполагаемыми сроками монтажа системы.

Если проектирование электрообогрева является частью общего проекта объекта, за исходные данные принимаются его основные части.

Теплотехнический расчет системы обогрева

В теплотехническом расчета определяется общая мощность системы, в зависимости от количества обогреваемых элементов водосточной системы, их протяженности, конструктивных особенностей и эксплуатации.

Подбор элементов системы обогрева кровли

Система электрообогрева кровли состоит из непосредственно греющей части (кабеля, саморегулирующегося или резистивного), соединительных элементов (соединительных комплектов, коробок), креплений и элементов контроля, собранных в шкафу управления. В зависимости от мощности системы, количества греющих линий, подбирается специфическое оборудование с указанием его характеристик и совместимости с другими элементами.

Выполнение рабочей документации (РКД)

Разделы проекта электрообогрева кровли и водостоков:

Пример плана раскладки нагревательного кабеля в водосточной системе

Пример принцпипиальной схемы шкафа управления

Схема монтажа типовых узлов

Спецификация на систему электрообогрева кровли

Согласование проекта и выдача Заказчику

Заказчиком проекта может быть как проектная организация, выполняющая общие работы по разработке документации к объекту, так и монтажная организация или иной исполнитель. В зависимости от требований, процедура согласования может быть различной. В любом случае определяются ответственные лица за сам проект, и за его отдельные части. Корректировки вносятся инженерами заказчика, итоговый проект утверждается обеими сторонами. Оформление документов должно соответствовать ГОСТу, обычно заказчику предоставляется электронная версия проекта (pdf, dwg) и одна или несколько бумажных версий.

Проект системы электрообогрева кровли является официальным техническим документом, согласно которому происходит монтаж и дальнейшее обслуживание объекта.

Источник

Инструкция по проектированию и монтажу КСО кровли

Введение

Данная инструкция была создана на основе методических рекомендаций ведущих производителей кабельных систем обогрева кровли и водосточных систем присутствующих на Российском рынке, вместе с тем, можно сказать, что данный документ объединяет и практический опыт полученный нами и нашими коллегами при монтаже систем обогрева на протяжении 12 лет. Инструкция будет полезна для электриков, монтажников и энергетиков не имевших ранее опыта монтажа либо эксплуатации таких систем. Мы намеренно не заостряли внимание на технических характеристиках комплектующих, т.к. производители всегда оставляют за собой право их изменять. После прочтения данного документа рекомендуется также ознакомиться с рекомендациями и техническими каталогами производителей которые вы также можете найти в » Базе знаний «.

1. Нормативная документация

В России существуют всего несколько документов в которых хоть как-то упоминается кабельная системы обогрева кровли (далее КСО кровли):

1. «Рекомендации по применению противообледенительных устройств на кровлях с наружными и внутренними водостоками для строящихся и реконструируемых жилых и общественных зданий» изданный МосКомАрхитектурой в 2004 году.
2. Точно такой же документ издан в Санкт Петербурге в том же году. Документ, по нашему скромному мнению, не совсем соответствует сегодняшним реалиям, т.к. был написан под определенных производителей нагревательных кабелей и технологии укладки. На данный момент даже сами производители кабельной продукции существенно изменили собственные рекомендации и учебные материалы, а также внесли изменения в модельный ряд и технические характеристики. Так некоторые из описанных кабелей более не рекомендуется укладывать на кровлю, и методы раскладки были также изменены. Но ознакомление с данными документами все равно будет полезным для общего уровня знания материала и понимания проблематики.
3. Свод правил СП 17.13330.2011 Кровли. Актуализированная редакция СНиП II-26-76.
   Приведем цитату:

«9.14 Для предотвращения образования ледяных пробок и сосулек в водосточной системе кровли, а также скопления снега и наледей в водоотводящих желобах и на карнизном участке следует предусматривать установку на кровле кабельной системы противообледенения».

Вот, в принципе, и вся нормативная документация.

2. Наледь на кровле

Рассмотрим устройство скатной кровли в разрезе на примере знакомой картинки.

Рис. 1: Устройство кровли

1 — несущая плита; 2 — пароизоляция; 3 — теплоизоляция; 4 — дополнительная теплоизоляция по периметру здания; 5 — мауэрлат; 6 — стропило; 7 — контробрешетка; 8 — металлочерепица; 9 — обрешетка; 10 — карнизная планка (капельник); 11 — скоба желоба; 12 — подшивка карниза; 13 — каркас карнизного свеса; 14 — стена; 15 — щипцовое окно; 16 — снегозадерживающее устройство; 17 — гипсокартон; 18 — брусок; 19 — анкер стропила и мауэрлата; 20 — ветрогидрозащитная пленка; 20а — ветрозащитный слой (из стеклохолста); 21 — металлический удерживающий элемент

В норме влага не должна проникать ниже слоя пароизоляции, иначе это будет протечка со всеми вытекающими последствиями.

Рис. 2: Образование протечек из-за скопления наледи на кровле

Причины образования наледи

Наиболее частые причины ведущие к образованию наледи можно условно разделить на 2 группы:

• отсутствующая или неправильная вентиляция кровли (например: отсутствие вентиляционных каналов под кровельным полотном или их недостаточное количество)
• застой воздуха в подкровельном пространстве
• неаккуратно уложенный утеплитель кровли и(или) его недостаточная толщина, а также его повреждение и намокание
• недостаточно качественное исполнение примыканий плоскостей кровли (разрезать и смонтировать все слои кровельного пирога под углом отличным от прямого довольно сложно)
• общие ошибки при проектировании и устройстве кровли, которые могут повлечь за собой дополнительный выход тепла на кровлю и как следствие образование наледи.
• мостики холода от стен, балок, надстроек.
• неправильный расчет снеговых нагрузок
• красивые кровли сложной формы, имеющие большое количество плоскостей и примыканий, в том числе ендов и карманов.

• наличие мансардных окон (это проблемный участок, т.к. окно всегда имеет большие теплопотери чем окружающие его крыша или стены).
• печные, вентиляционные трубы – излучение тепла, капание конденсата.
• подача горячей воды либо отопления «сверху вниз» — горячие трубы на чердаке это уже не просто теплопотер

При всём многообразии причин, проявление тепловых потоков на кровле – образование льда. Все подобные кровли принято называть «теплыми». Самым безопасным вариантом, с точки зрения тепловых потерь, являются холодные вентилируемые чердаки. Однако даже в этом случае бывают неприятные исключения. Размещение под кровлей вентиляционного или иного оборудования может приводить к сильному выделению тепла в подкровельном пространстве. Сочетание локальных тепловых источников в сочетании с застойными невентилируемыми областями приводит к образованию «теплых» зон на поверхности кровли.

При проектировании КСО необходимо учитывать, что количество тепла, выделяемого кровлей, и форма кровли могут оказывать значительное влияние на потребные мощности и количество зон обогрева. Так, например, кровли с малым углом уклона будут накапливать больше снега, вода во время оттепелей будет сходить медленнее, и в ендовах для подобных конструкций необходимо закладывать большие мощности, нежели в кровлях с большим углом наклона.

3. Принцип работы КСО кровли.

Основной принцип – подвести дозированное количество тепла к месту возможного образования наледи, стаять наледь еще в начальной стадии и отвести талую воду по организованной системе водостока.

Применялись также антиоблединительные системы и на основе других физических принципов:

• пневматическая;
• на основе химических реагентов;
• на основе трубопроводов с теплоносителем.

Но все они имели существенные недостатки, так что при прочих равных условиях кабельные системы антиобледения кровли получили наибольшее распространение на текущий момент. Необходимо понимать, что задача системы антиобледенения – борьба с появлением на крыше наледи и сосулек, а отнюдь не борьба с большими снежными массами скапливающимися на крыше. Последняя задача требует гораздо больших мощностей и соответственно большего количества кабеля, т.к. для растапливания снега требуется обогревать большие площади и задавать большие погонные мощности.

Если же стоит задача предотвратить обрушение кровли из-за превышения нагрузки в угрожаемые периоды, то для этого применяются специализированные комплексы для мониторинга толщины снежного покрова, такие как например система «Снегомер».

При превышении порогового значения на панель поступает тревожный сигнал после чего служба эксплуатации здания проводит мероприятия по очистке кровли от снега. Несмотря на то, что КСО способна эффективно решать проблемы обледенения кровли, бывают случаи, когда обледенение кровли столь обширно, что попытка решить проблему с помощью обогрева, становится экономически не вполне целесообразной (когда стоимость инсталляции КСО сравнима со стоимостью переделки кровли). В таких случаях необходимо находить компромиссные варианты, включающие в себя тепловизионное обследование, грамотное проектирование и частичную реконструкцию кровли.

Состав кабельной системы обогрева

1. Подсистема нагревательных элементов
   Сюда входят греющие кабели, как резистивные так и саморегулирующиеся. Они могут применяться как в виде секций различной длины так и в виде нагревательных матов.
2. Подсистема распределения электропитания
   В эту подсистему входят силовые кабели, монтажные коробки, узлы подвода питания, сращивания и Т- и Х- разветвления, распаченые (монтажные коробки). Для простоты к этой же подсистеме относят сигнальные провода для датчиков температуры, влаги и осадков.
3. Подсистема управления
   Управление системой обогрева может выполняться компактными терморегуляторами уличного исполнения (со встроенными датчиками), щитами управления включающими в себя защитную автоматику, и в наиболее сложных случаях шкафами управления объединёнными с оригинальными АСУ (автоматизированными системами управления).
4. Подсистема крепежа
   Монтажные и клейкие ленты, клипсы, кронштейны, сетки, зажимы – словом все те элементы, которые служат для надежного закрепления греющих и силовых кабелей. Условно неучтенными остались только расходные материалы: клеи, мастики, метизы, дюбели, заклепки и т.п.

1. Подсистема нагревательных элементов

Общие требования к греющим кабелям эксплуатируемым на кровле Находясь на кровле, греющий кабель подвергается воздействию нескольких неблагоприятных факторов:

Механическое воздействие снежных масс, льда, нагрузки от натяжения и пр.
Необходимо так же учитывать, что возникновение внутренних напряжений может приводить к деструкции полимерных цепочек. Внешняя изоляция не должна быть излишне жесткой, иначе на месте сгибов могут появиться трещины. Это происходит даже со фторполимерной изоляцией. Внешняя изоляция должна быть одновременно эластичной и прочной. При опасности схода больших ледяных и снежных масс с верхних участков кровли следует предусматривать установку систем снегозадержания.

Ультрафиолетовое излучение.
Может приводить к деструкции полимера, из которого сделана внешняя изоляция кабеля. Такие полимеры, как поливинилхлорид и полиолефин изначально не являются фотохимически стойкими. Поэтому для изготовления изоляции кабеля для КСО кровли подойдут только полимеры с дополнительными присадками, увеличивающими стойкость к УФ- излучению. Наиболее простыми и дешёвыми присадками являются чёрная и белая сажа, но могут использоваться и более сложные и дорогие химикаты. Наиболее стойкими к УФ излучению являются силиконовые резины, фторполимеры, СПЭ, полиолефины с присадками, обладают хорошими характеристиками.

Перепады температур.
В наших условиях кабели работают в очень большом диапазоне температур от -40°С до +45°С. Температура на поверхности медной кровли в летнее время может достигать и +80°С. Кабели должны сохранять работоспособность и не разрушаться при таких температурах. Наиболее слабыми в этом отношении являются кабели с изоляцией из ПВХ. Для предохранения от разрушения при низких температурах необходимо наличие пластификаторов в составе полимерных материалов.

При проектировании систем на основе саморегулирующихся кабелей, кроме выбора материала изоляции необходимо учесть ещё один нюанс. При включении самрега некоторое время стартовые токи превышают расчетные. Причем очень короткий период, несколько секунд, ток может превышать номинал в 5…10 раз. Если стартовый ток с такими значениями будет продолжителен по времени, это вызовет негативные последствия, в том числе и для самого кабеля. Ведь высокий ток вызывает отслоение проводников от тепловыделяющей матрицы. Проблема же состоит в том, что на поверхности кровли условия включения более жёсткие, чем на поверхности трубопроводов (именно такие условия являются для многих самрегов стандартными). Связано это с тем, что кабель может находиться в воде, льду, снегу, а, как было отмечено выше, в этом случае процессы прогрева и выхода кабеля на номинал будут проходить иначе. Если кабель не рассчитан на подобные условия, последствия могут быть весьма разнообразными: от выключения автоматов защиты, до снижения срока службы кабеля, из-за значительной потери мощности — до 50% от номинальной.

Отсюда делаем следующие выводы:

• при проектировании систем не превышать рекомендованные длины секций нагревательного кабеля (как правило, не более 60 м, чем меньше будут длины – тем лучше)
• при планировании раскладки греющих кабелей учитывать минимальные радиусы изгиба, предусматривать меры механической защиты кабеля при прохождении углов – повороты, опуски и подъемы. Для этого можно использовать пластины GM-RAKE или кронштейны ТС-04, либо изготавливать аналогичные элементы на месте из имеющихся материалов.

Типы используемых кабелей

Кабели с постоянным сопротивлением – резистивные кабели.
Принципиально кабели этого типа делятся на одножильные и двужильные. Зональные кабели можно назвать параллельно-резистивными, они также являются двужильными.

Таблица 1: Сравнение нагревательных кабелей

Характеристика	Резистивный одножильный кабель	Резистивный двужильный кабель	Зональный кабель	Саморегулирующийся кабель
Изображение
Другие названия	греющий кабель с последовательной резистивностью, кабель постоянной мощности	греющий кабель с последовательной резистивностью, кабель постоянной мощности	греющий кабель с параллельной резистивностью, кабель постоянной мощности	саморегулируемый, саморегулирующий, самрег, саморег.
Внешняя изоляция стойкая к УФ-излучению	да	да	да	да
Сплошная экранирующая оплетка кабеля (заземление)	да	да	да	да
Кабель поставляется фиксированными длинами	да	да	нет	нет
Подключение кабеля к питанию с одной стороны	нет	да	да	да
Подключение кабеля к питанию с двух сторон	нет	да	да	да
Возможность локального перегрева кабеля при попадании мусора ( в т.ч. листвы, хвои), недостаточном теплосъеме отведении тепла	да	да	ограничена	нет
Подключение небольших участков обогрева без управляющей аппаратуры	нет	нет	нет	возможно
Изменения тепловыделения нагревательного кабеля	нет	нет	нет	да
Сокращение расходы электроэнергии при отсутствии осадков	нет	нет	нет	да
Стоимость кабеля

* мин
**** макс * ** *** ***-**** Образцы кабелей ТСОЭ, SMC МНТ, Gm2-CW CTL ZH FreezStop 25K, SLT2, GM-2-X-C

Краткие выводы из сравнительной таблицы:

Резистивные кабели

• подвод питания с двух сторон – для одножильных кабелей.
• недопустимость пересечений – сгорит (хоть и не сразу).
• точный подбор длин секций: как правило резистивные кабели поставляются в виде готовых секций определенной длины. Проектировщик заранее подбирает подходящую секцию для каждого конкретного участка. Секций длиной менее 7,5 м нет в продаже.
• более сложный монтаж, связанный с необходимостью установки креплений с меньшим интервалом.
• постоянная мощность, независимо от условий эксплуатации (на некоторых участках это даже хорошо – например на «змейках» и капельниках.

Достоинства резистивных кабелей.

• низкая стоимость.
• отсутствие стартовых токов
• простой подбор автоматики по ПУЭ (коэффициент 1,35)

Зональные кабели

• стоимость выше чем у резистивного, но ниже чем у самрега
• малая распространенность на рынке.
• чуть более сложный процесс установки муфт.
• не подходит для мягких кровель.

• удовлетворительная стойкость к локальным перегревам, допустимо однократное пересечение.
• подбор длины секции на месте установки.
• стабильность мощностной характеристики.

Зональные кабели сейчас редко используются, в первую очередь из-за цены и малой распространенности на рынке. Можно сказать что данный тип кабеля вытесняется недорогими моделями саморегулирующихся кабелей.

Саморегулирующиеся кабели

• высокая стоимость кабеля.
• стартовые токи. Эта проблема решается с помощью устройств плавного пуска и контакторов.
• расчет автоматики. При расчете номинала автомата необходимо применять коэффициент 1,6.

• удобство монтажа: нет необходимости заранее подбирать длины секций – кабель можно нарезать прямо на месте. Допустимы пересечения.
• экономия электроэнергии за счет эффекта саморегулирования (в среднем на 30-35%), высокая погонная мощность — до 80Вт/м.
• меньший расход крепежных элементов.
• надежная работа в сложных условиях.
• применимость для мягких кровель.

Зоны установки нагревательного кабеля

Нагревательный кабель прокладывается по путям схода талой воды, а так же в местах образования наледей (если кровля эксплуатировалась и такие места уже известны). Наиболее характерны следующие элементы кровель:

Желоба

Одна или несколько ниток кабеля пропускается по всей длине желобов и водостоков. Погонная мощность кабелей подбирается в зависимости от диаметра водостоков.

Водосточные трубы

Обогревается вся длина труб, при этом на входной воронке и выходе трубы необходимо делать дополнительное усиление. Мощность кабеля выбирается исходя из диаметра труб.

Ендовы

В ендовах кабель прокладывается вверх и вниз, минимум на метр. Рекомендуемая протяженность укладки – 2/3 длины ендовы.

Карнизы

При наличии проблем по карнизу, кабель прокладывается “змейкой” по кромке. Ширина шага для мягких кровель рассчитывается исходя из мощности кабеля и потребной мощности на м кв, для металлических кровель шаг делается кратным рисунку кровли. Высота треугольника выбирается так, чтобы на поверхности не оставалось “холодных” зон, где происходит образование наледи. На исторических зданиях бывает необходимо пускать ещё одну нитку по капельнику или кромке кровли.

Капельники

Кабель прокладывается по капельнику по линиям отрыва воды. Количество ниток зависит от конструкции капельника (От 1 до 3) Крепления необходимо выполнять очень часто. Если капельник поврежден и имеет острые кромки, то необходимо предварительно выровнять его при помощи кровельного инструмента.

Источник