Jak ochronić dach zimą?

Podczas zimowej aury zmuszeni jesteśmy do usuwania śniegu z podjazdów, chodników czy dachów oraz do zapobiegania zamarzaniu elementów domowych instalacji, szczególnie tych odpowiedzialnych za doprowadzanie i odprowadzanie wody. Oczywiście najbardziej narażone na niskie temperatury i związane z tym zagrożenia są znajdujące się na zewnątrz systemy rynien i powierzchnia dachu. Prace mogą ułatwić nam elektryczne systemy przeciwzamarzaniowe, które są efektywne i wygodne w użytkowaniu.

Dlaczego warto?

Korzyści związane z instalacją na dachu i w rynnach przewodów systemu przeciwzamarzaniowego można rozpatrywać w dwóch aspektach. Pierwszy z nich, to konserwacja naszego domu przed destrukcyjnym działaniem zamarzającej wody. Czasami bowiem wystarczy już kilka centymetrów, aby wystąpiło zagrożenie oberwaniem lub zniszczeniem części dachówek, a nawet zarwania części połaci dachowej. Stojąca woda może przeciekać także przez wewnętrzne ścian i elementy wykończeniowe. Stosując system przeciwzamarzaniowy, w znacznym stopniu niwelujemy niebezpieczeństwo takich uszkodzeń. Drugim aspektem jest bezpieczeństwo. Odpowiednio zamontowany na dachu system przeciwzamarzaniowy rozwiązuje problem ze zwisającymi soplami i czapami śniegu, szczególnie groźnymi, gdy znajdują się tuż nad głowami przechodniów czy przejeżdżającymi samochodami.

System przezciwzamarzaniowy ©RAYCHEM

Elektryczne systemy ochrony przeciwoblodzeniowej renomowanych producentów gwarantują trwałość i niezawodność. Dodatkowo sterowane są za pomocą właściwej automatyki, co znacznie obniża koszty eksploatacji i w konsekwencji wpływa na stosunkowo niewielkie pobory mocy. Przykładowo, kompletny samoregulujący system z elektrycznym przewodem grzejnym FroStop Black (Raychem®) charakteryzuje się parametrami pracy: 28 W/mb w śniegu lub lodzie oraz 16 W/mb w powietrzu, przy temperaturze otoczenia 5°C.

Cechy dobrych systemów przeciwzamarzaniowych

Jeżeli wybierzemy solidne rozwiązanie, do naszej dyspozycji oddana zostanie technologia posiadająca wiele zalet. Prostota systemu sprawia, że przeważnie przewody grzejne układane są na rurach prostoliniowo i przykrywane izolacją lub wkładane wprost do rynny. Przy zastosowaniu systemu w rynnach, nie jest istotne czy dysponujemy instalacją z plastiku, czy metalową.

Wykorzystanie technologii samoregulacji zapewnia bezpieczeństwo pracy układu, nawet w przypadku krzyżowania się przewodów — ich moc będzie zmieniać się odpowiednio do przyrostu temperatury, co zapobiega przegrzaniu. Zjawisko samoregulacji, oprócz zwiększenia bezpieczeństwa, ma spowodować także aktywne reagowanie przewodu na warunki atmosferyczne, np. silne promieniowanie słoneczne (narażony na nie kabel obniży pobór mocy i generację ciepła) czy po prostu zmiany temperatury w dużym zakresie. Jest to możliwe dzięki mikroskopijnym zmianom pod wpływem ciepła struktury materiału, z którego wykonano przewód.

Dokonując zakupu, należy zwrócić uwagę czy przewody zasilające charakteryzują się odpowiednio dużym przekrojem. Najlepszym materiałem do produkcji żył jest miedź, przy czym istotna jest także właściwa powłoka zabezpieczająca przewody przed surowymi warunkami atmosferycznymi. Spełnienie przez produkt wszystkich powyższych kryteriów gwarantuje wysoką trwałość systemu.

Jak to zrobić?

Aby stworzyć kompletny system zabezpieczający przed zamarzaniem dachu czy rynien, niezbędny jest zakup kilku elementów. Producenci oferują szeroki asortyment części niezbędnych do montażu. Co istotne, najczęściej poszczególne elementy można nabywać także oddzielnie. Zawsze wymagane są podstawowe podzespoły, w tym przewody grzejne, puszki przyłączeniowe, elementy przyłącza zasilania i sterownik, a także dodatkowo wsporniki montażowe i kształtki zabezpieczające przewód w miejscach zmiany kierunku prowadzenia, np. na krawędzi rur spustowych. Tworzenie odpowiedniego układu przewodów umożliwiają rozgałęzienia w różnych konfiguracjach. Jeżeli w rynnie, m.in. ze względu na duży przekrój, niezbędne jest prowadzenie większej liczby przewodów, dodatkowo stosuje się elementy dystansowe.

Zabezpieczenie rynny przez zamarzaniem©RAYCHEM

Sposób mocowania przewodów grzejnych na dachu zależy od konkretnej sytuacji. W przypadku dachów płaskich, przewód rozkłada się z wykorzystaniem sztywnej siatki (np. PCV) lub specjalnej taśmy montażowej. Nie bez znaczenia jest odległość przewodów od wszelkich przeszkód (zwykle ok. 5 cm) oraz odpowiednie odległości między samymi przewodami.

Kwestią decydującą o powodzeniu inwestycji jest dobór odpowiedniej mocy przewodu. W rynnie parametr ten będzie wzrastał wraz z jej przekrojem. W zależności od sytuacji, moc pozostaje tu w przedziale od ok. 20 do 40 W/mb. W przypadku ułożenia przewodu na dachu, osiąga wartość nawet rzędu 300 W/m².

Mając na względzie własne bezpieczeństwo, podczas instalacji i użytkowania systemu, który jest zasilany elektrycznie, musimy pamiętać o szeregu zasad i wymogów montażowych. Niezbędne jest zastosowanie zabezpieczeń elektrycznych, których ilość i rodzaj są zależne przede wszystkim od długości przewodu grzejnego i specyfiki danego projektu. Zawsze wymagane jest zabezpieczenie różnicowo-prądowe (dla systemu firmy Raychem® „Frostop” jest to 30 mA).

Montaż musi zostać zrealizowany przez wykwalifikowanego elektryka, zgodnie z odpowiednimi przepisami. Potrzeba zaangażowania fachowca wynika także z faktu, iż podłączenia muszą odbywać się w suchych pomieszczeniach przy użyciu specjalnych pras i narzędzi.

Rola sterowania

Zasilanie systemu przeciwzamarzaniowego może mieć formę bezpośredniego włączenia przewodu zasilającego do gniazda. Sterowanie w najprostszym wydaniu może być realizowane za pomocą przewodu samoregulującego. Jednak najwyższą wydajność i opłacalność ekonomiczną systemu osiągniemy, gdy wykorzystany zostanie odpowiednio dobrany moduł sterujący.

Kontrola pracy sytemu przeciwzamarzaniowego opiera się na pomiarze podstawowych parametrów fizycznych w obrębie chronionego obszaru. W najprostszym wydaniu mierzona jest tylko temperatura. Po zarejestrowaniu (przez znajdujący się w odpowiednim miejscu sensor) jej wymaganej wielkości, następuje załączenie zasilania i wydzielanie ciepła przez przewód grzewczy.

Zdecydowanie lepiej sprawdza się sterownik, którego działanie jest uzależnione zarówno od pomiaru temperatury, jak i wilgoci. Zasilanie przewodu grzewczego występuje tu tylko w chwili jednoczesnego wystąpienia określonych warunków atmosferycznych. Dzięki temu, urządzenie precyzyjnie określa kiedy występują opady śniegu lub zamarzanie wody w chronionym obszarze, co wpływa na znaczne oszczędności.

Należy pamiętać, że rejestracja temperatury i wilgoci powinna odbywać się w odpowiednim miejscu. Podczas gdy pomiar tego drugiego parametru przeważnie realizuje sensor na dnie rynny, termometr umieszcza się raczej na ścianie budynku. Czujniki przesyłają sygnał do jednostki sterującej znajdującej się wewnątrz budynku. Warto podkreślić, iż wysokiej jakości sterownik to nie tylko kontroler pracy systemu, ale także źródło bieżących informacji o jego parametrach.

Błędy instalatorów i użytkowników

Efektywna i niezawodna praca systemu przeciwzamarzaniowego jest możliwa tylko w warunkach jego prawidłowego doboru, montażu i eksploatacji. Poważnym niedopatrzeniem na etapie wyboru systemu jest zakup przewodów o zbyt małej mocy. Nie warto także oszczędzać na sterowniku, inwestując np. w moduł bazujący wyłącznie na pomiarze temperatury. Może to spowodować, że przy niskich temperaturach nasz system przeciwzamarzaniowy pozostanie uruchomiony nawet wtedy, gdy dach będzie już zupełnie suchy.

Wielokrotnie przyczyną awarii systemu chroniącego przed zamarzaniem dachu i rynien jest brak staranności i rozwagi podczas układania przewodu. Częstymi błędami są również: nie omijanie ostrych krawędzi, poddawanie przewodu długotrwałej i nadmiernej sile rozciągającej, jego plątanie oraz zginanie czy dopuszczenie do zawilgocenia końców. Poważne uchybienie stanowi prowadzenie przewodów grzejnych w poprzek połaci dachowych. Trzeba pamiętać, że zawsze należy dążyć do tego, by liniowe odcinki przewodu były możliwie jak najdłuższe. Opłakane w skutkach będzie także zainstalowanie przewodów tylko w rynnach, z pominięciem odcinków spustowych. Już kilka godzin po rozpoczęciu pracy takiego niepełnego układu zaobserwujemy stopniowe zamarzanie rynny, spowodowane spływaniem wody. W skrajnym przypadku może dojść do powstania lodowego zatoru wewnątrz rury.

Instalqacja systemu przeciwzamarzaniowego w rynnie ©RAYCHMAN

Często, po obfitych opadach, system przeciwzamarzaniowy włączony przez użytkownika powoduje wytopienie pod warstwą śniegu lub lodu tylko wąskich kanalików, w obrębie przebiegających przewodów, praktycznie wcale nie spełniając powierzonej mu funkcji. Aby osiągnąć zamierzony rezultat, należy pamiętać, że kabel trzeba włączać do zasilania już przy pierwszym opadzie śniegu (lub deszczu, gdy występuje temperatura ujemna) i zostawić do całkowitego zaniknięcia opadów i wzrostu temperatury powyżej +2°C. Sukces gwarantuje wyłącznie ciągła praca systemu. Oczywiście powyższy problem dotyczy tylko tych układów, w których nie zastosowano kontrolera z odpowiednimi czujnikami.

Rozwój systemów przeciwzamarzaniowych sprawił, że użytkownik takich rozwiązań w zimie może cieszyć się nie tylko utrzymaniem zadowalającego stanu dachu i rynien, ale także rur, zaworów, schodów, podjazdów i chodników. Wbrew powszechnej opinii dotyczącej kosztów systemów elektrycznych, takie urządzenia w każdym przypadku wypadają konkurencyjnie. Wystarczy porównać koszty energii elektrycznej oraz te związane z usuwaniem skutków oblodzenia czy zalegania nadmiernych ilości śniegu oraz bieżące koszty utrzymania danej powierzchni czy rury w czystości popularnymi obecnie metodami (choćby mechanicznymi i chemicznymi).

Mateusz Szubel
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza
Wydział Energetyki i Paliw

ZDANIEM EKSPERTA

Przewody samoregulujące — dlaczego warto?

Zastosowanie samych przewodów samoregulujących w systemach ogrzewania powierzchni dachowych oraz rynien i rur spustowych w istotny sposób wpływa na zużycie energii, nawet jeśli nie zainstalowaliśmy inteligentnego sterownika. Żeby lepiej to wytłumaczyć posłużmy się prostym porównaniem typowych stałooporowych przewodów grzejnych o mocy 30 W/m (przewody takie mają stałą moc niezależnie od temperatury i wilgotności) i samoregulujących przewodów grzejnych, które zanurzone w wodzie lodowej przy temperaturze ok. 0°C mają moc ok. 28 W/m. Przy temperaturze otoczenia 0°C i suchych warunkach, przewód stałooporowy będzie miał cały czas moc 30 W/m, czyli będzie pobierał 30 W na każdy metr przewodu. W takich samych warunkach przewód samoregulujący, który wcześniej zanurzony w wodzie lodowej pobierał 28 W/m, teraz będzie zużywał tylko 16 W/m, czyli blisko połowę mniej niż przewód stałooporowy. Ponieważ przewód samoregulujący dostosowuje swoją moc do warunków otoczenia (temperatury i wilgotności) na całej swojej długości, to każdy jego centymetr może pracować z inną mocą w zależności od tego czy jest zanurzony w wodzie bądź śniegu, czy też nie. Wyposażenie całej instalacji w sterownik, który będzie mierzył temperaturę powietrza oraz kontrolował wilgotność w rynnie, pozwoli na uzyskanie kolejnych oszczędności eksploatacyjnych. W takim przypadku system będzie załączany tylko wtedy, gdy wystąpi niska temperatura otoczenia wraz z opadami. Jeśli w instalacji nie będzie sterownika, a nasze przewody pozostaną zasilone, będą grzały cały czas niezależnie od panujących warunków atmosferycznych, z tą różnicą, że w przypadku systemu samoregulującego moc systemu będzie się zasadniczo zmniejszać wraz z ustaniem opadów śniegu i wzrostem temperatury powietrza.

Łukasz Sobczyk
Tyco Thermal Controls

artykuł pochodzi z kwartalnika
Kreator Projekty wydanie 04/2012
więcej o kwartalniku czytaj na
Kreator Projekty.pl