Sistemi di sbrinamento del tetto

Meccanismo di formazione del ghiaccio

Fig. 1
Formazione di ghiaccio e ghiaccioli su un tetto caldo (DE-VI):
1 – neve;
2 – acqua;
3 – ghiaccio;
4 – flusso di calore

Le precipitazioni sotto forma di neve, essendo sul tetto, non rappresentano alcun pericolo. Tuttavia, se vengono create le condizioni affinché la neve si sciolga sotto l’influenza di qualsiasi fonte di calore, si trasforma in acqua. Se l’acqua di fusione formata non ha modo di lasciare rapidamente il tetto, quando arriva la temperatura negativa corrispondente, si congela, trasformandosi in ghiaccio. Poiché le condizioni di fusione (e la velocità di fusione) di ghiaccio e neve sono diverse, con la successiva azione a breve termine della fonte di calore, non è possibile sciogliere, ma, al contrario, un aumento della calotta di ghiaccio. Un tale meccanismo per la formazione del ghiaccio può portare alla formazione di ghiaccioli lunghi decine di metri e del peso di centinaia di chilogrammi..

Le fonti di calore sono:

Calore atmosferico. Se le temperature giornaliere dell’aria oscillano con un’ampiezza che raggiunge i 15 ° C, quindi con fluttuazioni nell’intervallo di +3 0: +5 ° C durante il giorno e -6 0: -10 ° C di notte, vengono create le condizioni più favorevoli per la formazione di ghiaccio. In primavera, puoi aggiungere loro la radiazione solare. Sebbene le superfici di neve e ghiaccio riflettano la maggior parte delle radiazioni che si verificano su di esse, anche un piccolo strato di sporco aumenta notevolmente il coefficiente di assorbimento. Inoltre, le aree esposte del tetto si riscaldano rapidamente e lo scongelamento si verifica dal lato interno dello strato. Pertanto, la formazione di ghiaccio in primavera è sempre più intensa che in autunno..

Inerente dissipazione del calore del tetto. La dissipazione del calore avviene su qualsiasi tetto. Ciò si verifica minimamente sui tetti con soffitta ventilata. Tuttavia, l’uso diffuso di recente dello spazio attico per l’abitazione (sottotetto) o come pavimento tecnico (dove è installato un gran numero di potenti apparecchiature per riscaldamento, ventilazione e aria condizionata) cambia radicalmente i requisiti per la costruzione del tetto. Un isolamento termico insufficientemente efficace porta al fatto che sotto la superficie della neve che giace sul tetto (che è un buon isolante termico) c’è un costante gocciolamento di neve e questo processo si verifica su tutta la superficie del tetto. Tali tetti possono essere definiti caldi. Sono caratterizzati dalla formazione di ghiaccio in una più ampia gamma di temperature dell’aria, che può effettivamente comportare il pericolo della formazione di ghiaccioli durante quasi l’intera stagione fredda..

Oggi, il modo più comune per combattere la formazione di ghiaccio è l’uso di sistemi antigelo basati su cavi scaldanti..

Sistemi antigelo basati su cavi scaldanti

Fig.2
Applicazione di un sistema di sbrinamento del cavo scaldante

L’introduzione di sistemi antigelo basati su cavi scaldanti, soggetti a una corretta progettazione, tenendo conto delle caratteristiche della struttura del tetto, consente di eliminare completamente la formazione di ghiaccio a prezzi relativamente bassi e un consumo energetico insignificante e garantire anche l’operabilità del sistema di drenaggio organizzato nei periodi di primavera e autunno.

Fig. 3
Installazione di cavi scaldanti

Di solito non è necessario il funzionamento di sistemi antigelo a temperature inferiori a -18 ° …- 20 ° C. In primo luogo, a tali temperature la formazione di ghiaccio non avviene dal primo meccanismo e la quantità di umidità dal secondo diminuisce drasticamente. In secondo luogo, in queste condizioni, diminuisce anche la quantità di precipitazioni sotto forma di neve..

In terzo luogo, è necessaria una grande energia elettrica per sciogliere la neve e rimuovere l’umidità lungo un percorso sufficientemente lungo..

Durante l’installazione del sistema, è necessario tenere presente che il progettista deve fornire all’acqua che appare a seguito del ‘funzionamento’ del sistema un percorso libero di scarico completo dal tetto.

Fig. 4
Un esempio di riscaldamento di una valle.
1 – Morsetto
2- Sezione riscaldamento
3 – Staffa
4 – Striscia di rame

Esistono anche limiti per la capacità della parte di riscaldamento dei sistemi, stabiliti sulla base della pratica, la cui inosservanza porta a un funzionamento inefficace dell’apparecchiatura nell’intervallo di temperatura specificato e un eccesso significativo di quest’ultimo porta solo a un consumo eccessivo di energia elettrica senza alcun miglioramento nel funzionamento del sistema..

Questi includono:

potenza specifica dei cavi scaldanti installati sulle parti orizzontali del tetto. La potenza specifica totale per unità di superficie della parte riscaldata (vassoio, scivolo, ecc.) Deve essere di almeno 180-250 W / m2;

potenza specifica del cavo scaldante nelle grondaie – corrisponde ad almeno 25-30 W / per metro di lunghezza della grondaia e aumenta quando la grondaia si allunga a 60-70 W / m.

Tutto quanto sopra ci consente di trarre diverse conclusioni generali:

I sistemi antigelo generalmente “funzionano” solo durante le stagioni primaverili e autunnali, nonché durante i disgeli. Il “funzionamento” del sistema nel periodo freddo (-15 ° …- 20 ° С) non è solo non necessario, ma può essere dannoso.

Il sistema deve essere dotato di un sensore di temperatura e un corrispondente termostato specializzato, che può piuttosto essere chiamato una mini stazione meteorologica. Deve controllare il funzionamento del sistema e consentire la possibilità di regolare i parametri di temperatura tenendo conto delle caratteristiche specifiche della zona climatica, della posizione e del numero di piani dell’edificio.

I cavi di riscaldamento devono essere installati lungo l’intero percorso dell’acqua di fusione, partendo da grondaie e vassoi orizzontali e terminando con uscite da grondaie, e se ci sono ingressi per fognature di tempesta, fino a collettori sotto la profondità di congelamento.

È necessario rispettare gli standard per la capacità installata dei cavi scaldanti per varie parti del sistema: vassoi e grondaie orizzontali, grondaie verticali.

Soluzioni tipiche e costruttive

I compiti principali nella progettazione di sistemi di copertura antigelo sono di renderlo efficace, relativamente poco costoso e di applicare tali metodi di fissaggio che non danneggerebbero i componenti del tetto molto critici e non rovinerebbero l’aspetto dell’edificio. In questo caso, i punti di attacco devono essere affidabili, durevoli e non danneggiare la guaina dei cavi di riscaldamento.

Uno dei principi di base per la progettazione di elementi di fissaggio è quello di utilizzare gli stessi materiali del tetto o compatibili con essi..

Fig. 4
Tasca da neve riscaldata

In fig. 4, 5 e 6 mostrano esempi di posa di cavi di riscaldamento e distribuzione su vari (più comuni) nodi del tetto inclinato. Innanzitutto, si riferiscono a tetti ricoperti di ferro zincato, lastre di rame e piastrelle metalliche..

Va notato che vengono utilizzati metodi speciali per cavi scaldanti non dannosi per tetti morbidi. Sui vassoi di ritenzione della neve e rimozione della neve ampiamente utilizzati, è altamente consigliabile posare i cavi di riscaldamento in un calcestruzzo (o massetto di sabbia di cemento). Questo, oltre a proteggere il cavo dai danni, aumenta significativamente l’efficienza di riscaldamento a causa dell’utilizzo delle proprietà di accumulo di calore del calcestruzzo.

Fig.6
Riscaldamento della grondaia con imbuto riscaldato

Requisiti di sicurezza

I requisiti di base sono imposti in termini di sicurezza antincendio e elettrica.

Per soddisfarli, devono essere soddisfatte diverse condizioni:

il sistema deve includere solo cavi scaldanti con certificati adeguati, incl. è richiesto un certificato di sicurezza antincendio. In genere, si tratta di cavi non combustibili o non combustibili. Per l’uso in sistemi antigelo, sono richieste le raccomandazioni del produttore;

la parte di riscaldamento del sistema deve essere dotata di un interruttore differenziale o di un interruttore differenziale con una corrente di dispersione non superiore a 30 mA (per i requisiti di sicurezza elettrica – 10 mA);

complessi sistemi antigelo devono essere divisi in sezioni separate con correnti di dispersione in ciascuna parte non superiori ai valori sopra indicati.

I cavi scaldanti dei principali produttori dispongono di tutti i certificati necessari e sono stati ripetutamente testati nell’ambito di sistemi antigelo.

Test e valutazione delle prestazioni

I test dei sistemi antigelo possono essere divisi in due gruppi: test di accettazione e test periodici..

I test di routine di solito iniziano con il test della resistenza di isolamento dei cavi di riscaldamento e di distribuzione. RCD (o difavtomats) sono in fase di test. Vengono elaborati protocolli appropriati con valori specifici. I più informativi sono i test delle prestazioni, durante i quali viene verificata l’efficienza del sistema..

Va notato che i sistemi antigelo non sono sistemi istantanei. Sono progettati per funzionare in modalità standby e accendersi immediatamente quando si verificano precipitazioni. Se il sistema non è stato acceso all’inizio della stagione e si è accumulato uno strato di neve sul tetto, saranno necessarie da 6 ore a un giorno per rimuoverlo.

Ci sono difficoltà quando il sistema viene messo in servizio nella stagione calda. Allo stesso tempo, viene controllato il corretto funzionamento dell’apparecchiatura di controllo, vengono simulati i segnali dai sensori, viene verificato il passaggio del sistema alla modalità di accensione del carico, spegnimento dei vassoi e quindi spegnimento degli scarichi.

Prove periodiche vengono eseguite, di norma, all’inizio dell’autunno per verificare le condizioni tecniche del sistema e prepararlo al funzionamento. Innanzitutto, la resistenza di isolamento viene controllata per identificare le aree danneggiate. Quindi viene verificato lo stato dell’apparecchiatura, viene eseguita la commutazione del test. Dopo aver verificato le impostazioni dei termostati, il sistema viene acceso e rimane in modalità standby.

Composizioni antigelo idrofobe

Le composizioni antigelo idrofobe non impediscono la formazione di ghiaccio, ma forniscono un rapido rilascio di ghiaccio d’acqua appena formato durante ripetuti cicli di congelamento-scongelamento, impedendo che si formi in grandi ghiaccioli e gocce.

Tali composizioni idrofobiche vengono applicate su metallo, cemento e altri substrati a mano, pennello, rullo o spruzzo su superfici pulite, asciutte e prive di polvere prive di ruggine, olio, grasso, ecc. Le composizioni si induriscono a temperature superiori a +5 0С.

Secondo l’International Academy of Cold (MAX), la forza di adesione del ghiaccio d’acqua con i materiali di copertura dell’edificio è molto elevata (acciaio 3 – più di 0,16 MPa, cemento – più di 0,22 MPa), durante i test di pull-off la struttura interna del ghiaccio è stata distrutta e i suoi resti sono stati saldamente è rimasto sulla superficie dei materiali. Allo stesso tempo, la resistenza di adesione del ghiaccio ricoperto con una composizione antigelo è quasi completamente assente ed è inferiore a 0,22 MPa.

I rivestimenti antigelo sono impermeabili, anticorrosivi, ecologici, hanno elevata resistenza ed elasticità, mantengono elevate proprietà fisiche e meccaniche in un ampio intervallo di temperature, sono resistenti alle radiazioni UV e alle precipitazioni atmosferiche.