Systemen voor het ontdooien van daken

IJsvormingsmechanisme

figuur 1
IJs- en ijspegelvorming op een warm dak (DE-VI):
1 – sneeuw;
2 – water;
3 – ijs;
4 – warmtestroom

Neerslag in de vorm van sneeuw op het dak vormt geen enkel gevaar. Als er echter omstandigheden worden gecreëerd waarin de sneeuw onder invloed van een warmtebron smelt, verandert deze in water. Als het gevormde smeltwater niet snel het dak kan verlaten, bevriest het en verandert het in ijs wanneer de overeenkomstige negatieve temperatuur komt. Omdat de omstandigheden voor het smelten (en de smeltsnelheid) van ijs en sneeuw verschillend zijn, is het bij de volgende korte-termijnwerking van de warmtebron niet mogelijk om te smelten, maar integendeel tot een toename van de ijsprop. Zo’n mechanisme voor ijsvorming kan leiden tot de vorming van ijspegels van tientallen meters lang en met een gewicht van honderden kilo’s..

Warmtebronnen zijn:

Sfeervolle warmte. Als de dagelijkse luchttemperaturen fluctueren met een amplitude die 15 ° C bereikt, dan worden met fluctuaties in het bereik van +30: +5 ° C overdag en -6 0: -10 ° C ’s nachts de meest gunstige omstandigheden gecreëerd voor ijsvorming. In het voorjaar kun je er zonnestraling aan toevoegen. Hoewel de oppervlakken van sneeuw en ijs de meeste straling reflecteren die erop valt, verhoogt zelfs een kleine laag vuil de absorptiecoëfficiënt dramatisch. Bovendien worden de blootgestelde delen van het dak snel warm en vindt ontdooiing plaats vanaf de binnenkant van de laag. Daarom is de ijsvorming in de lente altijd intenser dan in de herfst..

Inherente warmteafvoer van het dak. Warmteafvoer vindt plaats op elk dak. Dit komt minimaal voor op daken met een geventileerde zolder. Het recentelijk wijdverbreide gebruik van de zolderruimte voor wonen (zolder), of als technische verdieping (waar een groot aantal krachtige apparatuur voor verwarming, ventilatie en airconditioning is geïnstalleerd) verandert echter drastisch de eisen aan de dakconstructie. Onvoldoende effectieve thermische isolatie leidt ertoe dat onder het oppervlak van de sneeuw die op het dak ligt (wat een goede warmte-isolator is) er een constante druppelsmelting van sneeuw is, en dit proces vindt plaats over het hele oppervlak van het dak. Dergelijke daken kunnen warm worden genoemd. Ze worden gekenmerkt door de vorming van ijs in een breder bereik van luchttemperaturen, wat zelfs het gevaar van ijspegels kan betekenen gedurende bijna het hele koude seizoen..

Tegenwoordig is de meest gebruikelijke manier om ijsvorming tegen te gaan, het gebruik van systemen tegen ijsafzetting op basis van verwarmingskabels..

Systemen tegen ijsvorming op basis van verwarmingskabels

Figuur 2
Toepassing van een ontdooisysteem voor verwarmingskabels

De introductie van ijsafvoersystemen op basis van verwarmingskabels, afhankelijk van het juiste ontwerp, rekening houdend met de eigenaardigheden van het dakontwerp, maakt het mogelijk om de vorming van ijs tegen relatief lage prijzen en een laag energieverbruik volledig te elimineren en ook om de bruikbaarheid van het georganiseerde afvoersysteem in de lente- en herfstperioden te waarborgen..

Afb.3
Installatie van verwarmingskabels

De werking van antivriesinstallaties bij temperaturen onder -18 ° …- 20 ° C is meestal niet nodig. Ten eerste vindt bij dergelijke temperaturen de ijsvorming niet plaats door het eerste mechanisme en neemt de hoeveelheid vocht door het tweede sterk af. Ten tweede neemt onder deze omstandigheden ook de hoeveelheid neerslag in de vorm van sneeuw af..

Ten derde is er een groot elektrisch vermogen nodig om sneeuw te smelten en vocht langs een voldoende lang pad te verwijderen..

Bij de installatie van het systeem moet er rekening mee worden gehouden dat de ontwerper ervoor moet zorgen dat het water dat verschijnt als gevolg van de ‘werking’ van het systeem een ​​vrij pad heeft van volledige afvoer vanaf het dak.

Afb.4
Een voorbeeld van het verwarmen van een vallei.
1 – Klem
2- Verwarmingsgedeelte
3 – Beugel
4 – Koperstrip

Er zijn ook limieten voor de capaciteit van het verwarmingsgedeelte van de systemen, vastgesteld op basis van de praktijk, waarvan niet-naleving leidt tot ondoelmatige werking van de apparatuur in het gespecificeerde temperatuurbereik, en een aanzienlijke overmaat van dit laatste leidt alleen tot overmatig verbruik van elektrisch vermogen zonder enige verbetering van de werking van het systeem.

Deze omvatten:

specifiek vermogen van verwarmingskabels geïnstalleerd op de horizontale delen van het dak. Het totale specifieke vermogen per oppervlakte-eenheid van het verwarmde deel (bak, glijgoot, etc.) moet minimaal 180-250 W / m2 zijn;

specifiek vermogen van de verwarmingskabel in de goten – komt overeen met minimaal 25-30 W / per meter gootlengte en neemt toe naarmate de goot langer wordt tot 60-70 W / m.

Door al het bovenstaande kunnen we verschillende algemene conclusies trekken:

Systemen tegen ijsvorming ‘werken’ over het algemeen alleen tijdens de lente- en herfstseizoenen, en ook tijdens dooi. De ‘werking’ van het systeem in de koude periode (-15 ° …- 20 ° С) is niet alleen niet nodig, maar kan ook schadelijk zijn.

Het systeem moet zijn uitgerust met een temperatuursensor en een bijbehorende gespecialiseerde thermostaat, die eerder een mini-weerstation kan worden genoemd. Het moet de werking van het systeem regelen en de mogelijkheid bieden om de temperatuurparameters aan te passen, rekening houdend met de specifieke kenmerken van de klimaatzone, de locatie en het aantal verdiepingen van het gebouw..

Verwarmingskabels moeten langs het hele pad van het smeltwater worden geïnstalleerd, beginnend bij horizontale goten en bakken, en eindigend met uitlaten van goten, en als er ingangen zijn naar regenriolen, tot collectoren onder de vriesdiepte.

Het is noodzakelijk om te voldoen aan de normen voor het geïnstalleerde vermogen van verwarmingskabels voor verschillende delen van het systeem – horizontale bakken en goten, verticale goten.

Typische, constructieve oplossingen

De belangrijkste taken bij het ontwerp van ijsbestendige daksystemen zijn om het effectief en relatief goedkoop te maken en om dergelijke bevestigingsmethoden toe te passen die geen zeer kritische dakcomponenten zouden beschadigen en die het uiterlijk van het gebouw niet zouden bederven. In dit geval moeten de bevestigingspunten betrouwbaar en duurzaam zijn en de mantel van de verwarmingskabels niet beschadigen.

Een van de basisprincipes bij het ontwerpen van bevestigingsmiddelen is om dezelfde materialen te gebruiken als voor het dak, of ermee compatibel te zijn..

Afb.4
Verwarmde sneeuwzak

In afb. 4,5,6 toont voorbeelden van het leggen van verwarmings- en distributiekabels op verschillende (meest voorkomende) knooppunten van schuine daken. Allereerst hebben ze betrekking op daken bedekt met gegalvaniseerd ijzer, koperen platen en metalen dakpannen..

Opgemerkt moet worden dat speciale methoden worden gebruikt voor niet-schadelijke verwarmingskabels voor zachte daken. Op de wijdverspreide bakken van sneeuwberging en sneeuwruimen, is het sterk aan te raden om verwarmingskabels in een betonnen (of cement-zand dekvloer) te leggen. Dit, naast het beschermen van de kabel tegen beschadiging, verhoogt aanzienlijk het verwarmingsrendement door het gebruik van warmteopslageigenschappen van beton.

Afb.6
Dakgootverwarming met verwarmde trechter

Veiligheidseisen

Er worden basiseisen gesteld aan brandveiligheid en elektrische veiligheid.

Om hieraan te voldoen, moet aan verschillende voorwaarden worden voldaan:

het systeem mag alleen verwarmingskabels met de juiste certificaten bevatten, incl. een brandveiligheidscertificaat is vereist. Dit zijn meestal niet-brandbare of niet-brandbare kabels. Voor gebruik in systemen tegen ijsafzetting zijn de aanbevelingen van de fabrikant vereist;

het verwarmingsgedeelte van het systeem moet zijn uitgerust met een aardlekschakelaar of een differentiële stroomonderbreker met een lekstroom van niet meer dan 30 mA (voor elektrische veiligheidseisen – 10 mA);

complexe systemen tegen ijsafzetting moeten worden onderverdeeld in afzonderlijke secties waarbij de lekstromen in elk deel de bovenstaande waarden niet overschrijden.

Verwarmingskabels van grote fabrikanten hebben alle benodigde certificaten en zijn herhaaldelijk getest als onderdeel van antivries systemen.

Testen en prestatie-evaluatie

Tests van anti-icingsystemen kunnen worden onderverdeeld in twee groepen: acceptatie en periodiek.

Routinematige tests beginnen meestal met het testen van de isolatieweerstand van verwarmings- en distributiekabels. Aardlekschakelaars (of difavtomaten) worden getest. Er worden passende protocollen opgesteld met specifieke waarden. Het meest informatief zijn prestatietests, waarbij de efficiëntie van het systeem wordt gecontroleerd..

Opgemerkt moet worden dat systemen tegen ijsvorming geen instantane systemen zijn. Ze zijn ontworpen om in de standby-modus te werken en worden onmiddellijk ingeschakeld wanneer er neerslag optreedt. Als het systeem niet aan het begin van het seizoen is ingeschakeld en er zich een laag sneeuw op het dak heeft opgehoopt, duurt het 6 uur tot een dag om het te verwijderen.

Er zijn problemen wanneer het systeem in het warme seizoen in gebruik wordt genomen. Tegelijkertijd wordt de goede werking van de regelapparatuur gecontroleerd, worden signalen van de sensoren gesimuleerd, wordt de overgang van het systeem naar de modus van het inschakelen van de belasting, het uitschakelen van de bakken en het vervolgens uitschakelen van de afvoeren gecontroleerd.

Periodieke tests worden in de regel aan het begin van de herfst uitgevoerd om de technische staat van het systeem te controleren en voor gebruik voor te bereiden. Allereerst wordt de isolatieweerstand gecontroleerd om beschadigde delen te identificeren. Vervolgens wordt de staat van de apparatuur gecontroleerd en wordt de testschakeling uitgevoerd. Na controle van de instellingen van de thermostaten, wordt het systeem ingeschakeld en blijft het in de stand-bymodus..

Hydrofobe composities tegen ijsafzetting

Hydrofobe anti-icing-samenstellingen voorkomen de vorming van ijs niet, maar zorgen voor een snelle afdaling van nieuw gevormd waterijs tijdens herhaalde vries-dooicycli, waardoor het zich niet vormt tot grote ijspegels en druppels.

Dergelijke hydrofobe samenstellingen worden aangebracht op metaal, beton en andere ondergronden met de hand, kwast, roller of spray op schone, droge en stofvrije oppervlakken vrij van roest, olie, vet, enz. Samenstellingen harden uit bij temperaturen boven +5 0С.

Volgens de International Academy of Cold (MAX) is de adhesiekracht van waterijs met dakbedekkingsmaterialen erg hoog (staal 3 – meer dan 0,16 MPa, beton – meer dan 0,22 MPa), tijdens trektests werd de interne structuur van ijs vernietigd en werden de restanten stevig bleef op het oppervlak van materialen. Tegelijkertijd is de hechtsterkte van ijs bedekt met een anti-icing-samenstelling bijna volledig afwezig en bedraagt ​​deze minder dan 0,22 MPa.

IJsbestendige coatings zijn waterdicht, anticorrosief, milieuvriendelijk, hebben een hoge sterkte en elasticiteit, behouden hoge fysische en mechanische eigenschappen bij een breed temperatuurbereik, zijn bestand tegen UV-straling en atmosferische neerslag.