Автоматика управления обогревом кровли — это комплекс устройств, который включает и отключает нагревательные секции в зависимости от температуры воздуха, наличия осадков, воды в водосточной системе и заданного алгоритма работы. Ее задача — не постоянно нагревать кровлю, а поддерживать работоспособность антиобледенительной системы только в периоды, когда возможно образование наледи и требуется обеспечить отвод талой воды.
Греющий кабель является исполнительным элементом системы, но сам по себе не определяет, когда обогрев действительно необходим. Без корректно подобранной автоматики система может включаться при отсутствии снега и воды, отключаться слишком рано или работать дольше необходимого. Это увеличивает расход электроэнергии и не гарантирует освобождение желобов, воронок и водосточных труб от льда.
Видео-обзор терморегуляторов для кровли
Зачем нужна автоматизация антиобледенительной системы
Основная задача системы обогрева кровли — создать непрерывный путь для отвода талой воды от зоны таяния до точки сброса. Кабель размещают на проблемных участках: по краю кровли, в ендовах, желобах, воронках и водосточных трубах. Автоматика должна включать эти линии до образования ледяной пробки и сохранять нагрев до тех пор, пока вода не будет удалена.
Основные функции автоматики для антиобледенительной системы:
- автоматическое включение обогрева в погодных условиях, при которых возможно обледенение;
- отключение системы при отсутствии необходимости в нагреве;
- снижение времени работы нагревательных секций и потребления электроэнергии;
- защита электрических линий от короткого замыкания, перегрузки и токов утечки;
- разделение системы на независимые зоны и линии;
- контроль состояния оборудования и возможность ручного режима для проверки и обслуживания.
Почему управление только по температуре не всегда эффективно
Температурный диапазон определяет только вероятность образования льда. Он не подтверждает наличие снега, дождя или талой воды. Поэтому двухуставочный терморегулятор может включить кабель в сухую морозную погоду и продолжать работу без фактической потребности в обогреве.
Для небольших и простых объектов управление по температуре может быть технически достаточным. Для протяженных водостоков, сложной кровли и систем значительной мощности более рационально применять контроллеры с датчиками осадков и воды. В этом случае температура используется как разрешающее условие, а нагрев включается только после фиксации влаги или осадков.
Ошибка №1. Греющий кабель нужен для того, чтобы топить образовавшийся лед.
Это не так. Греющий саморегулирующийся кабель не растопит наледь или снег, его мощности в 30 или 40 Вт/м для этого попросту недостаточно. Задача кабеля предотвращать саму возможность образования льда на кровле и в водостоках, а также обеспечить беспрепятственный сток талой воды.
Чтобы добиться включения обогрева именно в те периоды, когда возникает опасность наиболее вероятного образования льда, требуется автоматика для греющего кабеля, т.е. система управления обогревом.
Система автоматического управления обогревом кровли – это комплект устройств, обеспечивающих включение и отключение обогрева с целью установления оптимального режима работы антиобледенительной системы.
Система автоматического управления обогревом отслеживает температурные характеристики окружающей среды и наличие осадков (информация поступает с соответствующих датчиков температуры, осадков, воды) и включает нагревательный кабель в периоды возможного обледенения.
Без автоматического управления эффективность работы греющего кабеля на элементах кровли и водосточной системы значительно снижается, так как даже самый внимательный пользователь, следящий за погодными изменениями, не всегда сможет поймать момент начала застывания воды в трубах. А постоянно работающий нагревательный кабель приведет к перерасходу электроэнергии и станет значительной статьёй расхода в бюджете.
Ошибка №2. Для греющего саморегулирующегося кабеля не нужно управление.
Принцип работы греющего кабеля, эффект его саморегулирования заключается в свойстве кабеля изменять свою мощность при изменении температуры воздуха. Но самостоятельно включаться/отключаться кабель не может. Необходимый диапазон температур задают терморегулятором.
Состав системы управления обогревом кровли
| Элемент | Примеры | Функция |
|---|---|---|
| Терморегулятор или метеостанция | АРТ-19-16К, ТР-М02, ТР-330, ТР-340, ТЕРМ-2000, ТР Метео-01 | Обрабатывает сигналы датчиков и формирует команду на включение нагревательных линий. |
| Датчик температуры воздуха | ST-22, KTY-81, TS-05, TST-01 | Определяет, находится ли наружная температура в рабочем диапазоне антиобледенительной системы. |
| Датчик осадков | TSP-02, WSO | Фиксирует снег или дождь; обычно имеет встроенный подогрев для корректного определения влаги. |
| Датчик талой воды или влажности | TSW01, WS-05 | Контролирует наличие воды в желобе, водостоке или точке стока и помогает определить момент отключения. |
| Шкаф управления | ШУЭО-6/3-Т911-260804 | Содержит коммутационные аппараты, защиту, контакторы, контроллер и вспомогательное оборудование. |
| Контакторы | КМ-103 25А (в составе шкафа управления) | Коммутируют нагревательные нагрузки, ток которых превышает возможности встроенного реле регулятора. |
| Автоматические выключатели и дифференциальная защита | ВА-101 3п 25А, ДИФ-101 4п 25А 30мА (в составе шкафа) | Защищают питающие и отходящие линии от аварийных режимов. |
| Реле времени или устройство плавного пуска | РЭВ-201М, TERMSTART 3P | Ограничивает одновременный пуск нескольких групп саморегулирующегося кабеля. |
Нагревательный элемент – греющий кабель
Для обогрева крыши чаще всего это греющий саморегулирующийся кабель SRG 30-2CR-UV мощностью 30 Вт/м или Samreg 40-2CR-UV мощностью 40 Вт/м с оболочкой, защищенной от ультрафиолетовых лучей, реже резистивная нагревательная секция Gulfstream ROOF.
Подключение греющего кабеля – через терморегулятор. Подробную информацию о подборе греющего кабеля можно найти в нашей статье Греющий кабель для кровли и водостоков.
Распределительная силовая коробка
Это распаячная коробка уличного исполнения, назначение которой заключается в объединении секций греющего кабеля, а также подводе питания к ним.
Коробки отличаются друг от друга:
- назначением;
- размерами;
- количеством клемм;
- номинальным током клемм;
- количеством сальников для ввода кабеля.
Коробка для подключения одной нагревательной секции - КРОН-П1-1/1
- Габариты 150х110х70, IP55
- Клеммы 10 мм² – 4 шт.
- Сальники MG25 – 2 шт.
Коробка для подключения трех нагревательных секций - КРОН-П2-1/3
- Габариты 190х140х70, IP55
- Клеммы 10 мм² – 7 шт.
- Сальники MG25 – 4 шт.
Проходная коробка для подключения трех нагревательных секций - КРОН-П2-2/3
- Габариты 190х140х70, IP55
- Клеммы 10 мм² – 7 шт.
- Сальники MG25 – 5 шт.
Контрольная коробка
Это также распаячная коробка уличного исполнения, в которую подключаются различные датчики: датчик температуры, датчик осадков, датчик воды. С одной стороны к коробке от шкафа управления подводится контрольный кабель типа КВВГнг 4х1 или КВВГнг 7х1 в зависимости от количества и типа подключаемых датчиков. С другой стороны к коробке на клеммы подключаются провода датчиков.
Коробка для подключения датчика температуры - КРОН-П0-1/1
- Габариты 100х100х50, IP54
- Клеммы 2.5 мм² – 7 шт.
- Сальники MG25 – 2 шт.
Коробка для подключения датчиков наличия осадков и воды - КРОН-П0-1/2
- Габариты 100х100х50, IP54
- Клеммы 2.5 мм² – 7 шт.
- Сальники MG25 – 3 шт.
Силовые и контрольные кабели
Служат для передачи и распределения электрической энергии. В системе обогрева силовые кабели используют, во-первых, как «холодный конец» греющей секции, во-вторых, для подключения клеммных коробок к шкафу управления. Количество жил и сечение кабеля зависит от мощности греющей секции, количества фаз и способа подключения.
Типы часто применяемых силовых кабелей: ПВС 3х1.5, КГнг 3х2.5, ВВГнг 3х2.5, ВВГнг 5х4, ВВГнг 5х6.
Контрольные кабели используют для подключения к шкафу управления контрольных коробок с датчиками.
Для подключения датчика температуры применяют кабель КВВГнг 4х1 или КВВГнг 4х1.5.
Для подключения датчика осадков и датчика воды (обычно подключаются в одну клеммную коробку) — кабель КВВГнг 7х1.
Особенности терморегуляторов и метеостанций для кровли
- Двухуставочное регулирование температуры: задаются нижняя и верхняя границы рабочего диапазона.
- Подключение выносных датчиков, которые устанавливаются непосредственно в контролируемых зонах.
- Задержка отключения для полного отвода воды после прекращения осадков.
- Принудительный режим для проверки нагревательных линий, пусконаладки и проведения сервисных работ.
- Возможность управления нагрузкой встроенным реле или через внешний контактор.
- Монтаж на DIN-рейку внутри шкафа управления либо применение прибора в защищенном корпусе, если это допускает его исполнение.
- Индикация питания, состояния датчиков и включения нагрузки.
Номинальный ток встроенного реле нельзя автоматически принимать за допустимый ток всей системы. Необходимо учитывать рабочий и пусковой ток нагревательных секций, количество линий, температуру в шкафу, частоту коммутаций и требуемый ресурс аппаратуры. При превышении допустимой нагрузки регулятор должен управлять катушкой контактора, а не кабелем напрямую.
Примеры терморегуляторов для систем обогрева кровли
ТР-Метео-01: температура и осадки
Метеостанция ТР-Метео-01 предназначена для управления обогревом кровли, водостоков, ступеней и других наружных поверхностей. В комплект входят датчик температуры воздуха и датчик осадков. Прибор включает подогрев датчика осадков, когда температура попадает в установленный диапазон, и подает питание на нагрузку после появления влаги.
- максимальный ток нагрузки — 16 А;
- максимальная коммутируемая мощность — 3,5 кВт;
- задержка отключения задается таймером;
- датчики допускается удалять от контроллера на расстояние до 20 м при соблюдении требований к кабелю;
- при установке во влажном месте регулятор требуется размещать в монтажном боксе с защитой не ниже IP55;
- датчик температуры устанавливают в тени, вдали от нагрева фасадом и прямого солнечного излучения;
- датчик осадков устанавливают в зоне, состояние которой должно определять работу обогрева.
ТР-340: многопараметрическое управление
ТР-340 позволяет подключать датчик температуры наружного воздуха, датчик температуры поверхности, датчик осадков и датчик талой воды. Нагрузка может включаться встроенным реле 16 А либо через внешний контактор. Прибор предназначен для установки на DIN-рейку внутри шкафа управления.
- контроль температуры воздуха в заданном диапазоне;
- включение нагрузки по сигналу датчика осадков или талой воды;
- ограничение температуры нагреваемой поверхности при подключении соответствующего датчика;
- ручной запуск обогрева на заданное время;
- возможность работы только с датчиком воздуха либо с расширенным набором датчиков;
- рекомендуемое изготовителем значение верхней границы рабочего диапазона +5 °C и нижней — не ниже -15 °C для типовых антиобледенительных задач.
Как выбирать автоматику по масштабу системы
| Система | Тип управления | Когда применимо | Ключевое ограничение |
|---|---|---|---|
| Небольшая локальная линия обогрева | Двухуставочный терморегулятор | Короткий водосток, одна простая зона, ограниченная мощность | Включение может происходить без фактических осадков |
| Средняя система | Температура + датчик осадков | Кровля и водостоки с одной общей логикой работы | Требуется правильное место установки датчика осадков |
| Разветвленная система | Метеостанция: температура + осадки + вода | Несколько зон, длинные водостоки, сложная геометрия | Нужна проектная увязка датчиков и линий |
| Промышленный объект | Многоканальный шкаф, программируемое реле или ПЛК | Большая мощность, независимые зоны, диспетчеризация | Требуется индивидуальное проектирование |
Разделение по мощности носит ориентировочный характер. Тип контроллера определяется не только суммарной мощностью, но и количеством независимых зон, длиной водосточных трактов, условиями электроснабжения, пусковыми токами, требованиями к резервированию, диспетчеризации и эксплуатации.
Особенности управления системами с саморегулирующимся кабелем
Саморегулирующийся кабель изменяет локальную теплоотдачу в зависимости от температуры, но в эксплуатации полностью не заменяет автоматику. При подаче питания на холодный кабель возникает повышенный пусковой ток, который затем снижается до рабочего значения. Поэтому количество и длину секций, номиналы автоматических выключателей, контакторов и питающих линий рассчитывают с учетом пускового режима.
Для мощных систем целесообразно делить нагрузку на группы и включать их последовательно. Реле времени или устройство плавного пуска снижает одновременную нагрузку на сеть и может уменьшить требуемую установленную мощность коммутационной части.
Требования к размещению датчиков
Датчик температуры воздуха
Датчик размещают снаружи в затененной зоне, защищенной от прямых солнечных лучей, теплового излучения фасада, вентиляционных выбросов и других локальных источников тепла. Ошибка размещения приводит к несоответствию измеренной температуры реальным условиям на кровле.
Датчик осадков
Датчик должен находиться в месте, где наиболее вероятно обнаружение осадков. Его нельзя размещать под карнизом, навесом или в зоне, защищенной от снега. Поверхность датчика должна быть доступна для очистки и технического обслуживания.
Датчик талой воды
Датчик устанавливают в желобе, воронке или другой контрольной точке водоотведения. Выбранное место должно наиболее полно отражать наличие воды в водосточной системе. Если датчик расположен слишком близко к источнику нагрева или в сухой зоне, автоматика может отключить систему обогрева некорректно, до полного освобождения водостоков от воды.
Шкаф управления обогревом кровли
Шкаф управления объединяет функции автоматического регулирования, коммутации и электрической защиты. Его состав определяется мощностью и количеством нагревательных линий, схемой электроснабжения и требованиями заказчика к автоматике.
- вводной аппарат и защита питающей линии;
- автоматические выключатели или дифференциальные аппараты отходящих линий;
- контакторы или твердотельные коммутационные элементы;
- терморегулятор, метеостанция, программируемое реле или ПЛК;
- переключатель автоматического и ручного режима;
- индикация питания, аварии и состояния нагревательных групп;
- реле времени, устройство плавного пуска, счетчик электроэнергии и средства диспетчеризации — при необходимости.
Примеры применения
Обогрев скатной кровли с наружными водостоками
Нагревательные секции укладывают по краю кровли, в желобах и водосточных трубах. Датчик температуры воздуха разрешает работу системы в заданном диапазоне, датчик осадков фиксирует выпадение снега, а датчик воды контролирует сток талых вод. После прекращения осадков обогрев продолжает работать до высыхания контрольной зоны или окончания заданной задержки.
Обогрев плоской кровли с внутренними воронками
Основные зоны риска — водоприемные воронки, прилегающие участки кровли и трубопроводы внутреннего водостока. Для каждой группы воронок может потребоваться отдельный канал управления. Датчик воды размещают так, чтобы он контролировал фактический отвод талой воды, а не только наличие осадков на открытой поверхности.
Промышленное здание с длинными водосточными линиями
Большая протяженность и различная ориентация фасадов приводят к неодинаковым условиям таяния. Южная и северная стороны здания, затененные участки и зоны теплопотерь кровли целесообразно разделять на независимые группы. Многоканальный шкаф позволяет управлять ими независимо по отдельным датчикам или различным временным алгоритмам.
Объект с ограниченной выделенной мощностью
Нагревательные линии включают последовательно с выдержкой времени либо через устройство плавного пуска. Автоматика не увеличивает доступную мощность, но позволяет исключить одновременный холодный запуск всех секций и уменьшить максимальную кратковременную нагрузку.
Монтаж и ввод в эксплуатацию
- Монтаж и подключение должны выполнять квалифицированные специалисты при отключенном питании.
- Регуляторы DIN-исполнения устанавливают внутри шкафа или монтажного бокса с защитой, соответствующей месту размещения.
- Силовые и сигнальные цепи прокладывают с учетом требований изготовителя и электромагнитной совместимости.
- После подключения проверяют сопротивление изоляции, защитное заземление, номиналы аппаратов и соответствие схемы проекту.
- Проверяют каждый датчик отдельно: температуру, наличие осадков и воды.
- Выполняют тест ручного включения и проверяют работу контакторов и всех нагревательных линий.
- Уставки корректируют по результатам испытания, а не оставляют автоматически в заводском положении.
- Фиксируют параметры настройки, схемы подключения и результаты испытаний в эксплуатационной документации.
Эксплуатация и техническое обслуживание
- Перед зимним сезоном проверить целостность нагревательных секций, креплений и кабельных трасс.
- Очистить датчики осадков и воды от загрязнений, листьев, пыли и продуктов коррозии.
- Проверить работу встроенного подогрева датчика осадков.
- Проверить срабатывание защитных аппаратов и ручного режима.
- После снегопадов контролировать, что вода проходит по всему водосточному тракту и не замерзает ниже обогреваемой зоны.
- При ложных включениях сначала проверить загрязнение и чувствительность датчика, затем схему и место его установки. При необходимости внести корректировки в настройку датчиков.
- При изменении конструкции кровли, водостока или мощности секций пересмотреть настройки и электрическую схему.
Типичные ошибки проектирования и эксплуатации
| Ошибка | Последствие |
|---|---|
| Включение только вручную | Система запускается слишком поздно или остается включенной дольше необходимого. |
| Один датчик на кровлю с разными условиями | Затененные и солнечные зоны работают неодинаково, но получают одну команду. |
| Датчик температуры на солнце | Автоматика получает сигнал о завышенной температуре и несвоевременно включает обогрев. |
| Датчик осадков под защитой кровли | Осадки не попадают на чувствительную поверхность, и система не запускается. |
| Прямое подключение чрезмерной нагрузки | Ускоренный износ или повреждение встроенного реле. |
| Отсутствие учета пускового тока | Ложные отключения защиты или перегрузка питающей сети при холодном запуске. |
| Отключение сразу после прекращения снегопада | Оставшаяся талая вода замерзает в желобах и трубах. |
| Отсутствие сезонного обслуживания | Загрязненные датчики дают ложные сигналы или перестают фиксировать влагу. |
Как выбрать систему управления
Для инженерного подбора необходимо определить: тип кровли и схему водоотведения, перечень обогреваемых зон и их взаимную зависимость, тип и длину нагревательного кабеля, количество независимых линий, места установки датчиков, условия размещения шкафа и требования к ручному режиму и диспетчеризации.
Купить шкафы управления обогревом кровли
- Рассчитаем требуемую мощность
- Подберем кабель и крепления, подходящий для Вашего объекта
- Порекомендуем удобную систему управления
Примеры
Основные терморегуляторы и контроллеры, применяемые в системах обогрева кровли и водостоков сведены в таблицу «Типы терморегуляторов для обогрева антиобледенительных систем различной мощности». За помощью в подборе и проектировании систем управления обогревом кровли и водостоков обращайтесь к специалистам нашей компании.
| Номинальная мощность системы обогрева кровли | Терморегулятор | Датчик |
|---|---|---|
| До 2 кВт | АРТ-19-16К (на din-рейку) | Датчик температуры KTY-81-110 (в комплекте с терморегулятором) |
| АРТ-19 IP65 (уличный) | Датчик температуры KTY-81-110 (в комплекте с терморегулятором) | |
| Icefree TS-16 (уличный) | Датчик температуры ST22 | |
| От 2 до 15 кВт | АРТ-19-16К (на din-рейку) | Датчик температуры KTY-81-110 (в комплекте с терморегулятором) |
| Icefree TS-40 (уличный) | Датчик температуры ST22 | |
| ТРМ1-Щ1.У.Р (щитовой) | Датчик температуры ДТС014-50М.В3.25/1.0 | |
| ТРМ1-Д.У.РР (на din-рейку) | Датчик температуры ДТС014-50М.В3.25/1.0 | |
| ТР-Метео-01 (на din-рейку) | Датчик температуры AS-10M + датчик осадков PS-2 (PS-5) | |
| РТМ-2000 (на din-рейку) | Датчик температуры TST01 + датчик осадков TSP02 + датчик воды TSW01 | |
| От 15кВт и выше | ТР-Метео-01(на din-рейку) | Датчик температуры AS-10M + датчик осадков PS-2 (PS-5) |
| РТМ-2000 (на din-рейку) | Датчик температуры TST01 + датчик осадков TSP02 + датчик воды TSW01 |
Выводы
Автоматика управления обогревом кровли определяет, насколько система будет безопасной, энергоэффективной и устойчивой к изменению погодных условий. Для небольшого объекта может быть достаточно двухуставочного терморегулятора. Для кровли со сложной водосточной системой предпочтительны метеостанции с датчиками температуры, осадков и воды. На промышленных объектах используют многоканальные шкафы, последовательный пуск групп и, при необходимости, диспетчеризацию.
Для подбора автоматики необходимо рассматривать систему целиком: нагревательные линии, пусковые токи, зоны обогрева, размещение датчиков, схему электроснабжения и условия обслуживания.
Для расчета и комплектации системы подготовьте план кровли, схему водостоков, перечень обогреваемых участков, тип и длину греющего кабеля, доступную мощность и требования к автоматическому управлению.