Применения    —    ЖКХ

Растопим лед на ваших крышах

Для управления противообледенительной системой обогрева водосточных желобов используется универсальный двухканальный программный ПИД-регулятор ОВЕН ТРМ151.

Зима для сотрудников жилищно-коммунальных служб по-прежнему остается горячим временем года. Самые трудоемкие, а порой и опасные работы приходятся именно на этот период, к ним относится и очистка кровли крыш от снега, наледи и сосулек. Они сопряжены с большим риском – практически каждый год фиксируются факты падения работников. Чтобы избежать неприятностей и очистить крыши от снежных осадков, автор предложил простое решение – систему управляемого обогрева на основе универсального двухканального программного ПИД-регулятора ТРМ151. Регулятор используется для управления противообледенительной системой обогрева водосточных желобов. Эффективность этой системы автор испытывает на себе, поскольку проживает в доме с такой самоочищающейся крышей.

Ежегодно сотрудники жилищно-коммунальных служб сталкиваются с проблемой обмерзания водосточных систем в зимний и весенний периоды. Как показывает опыт, причиной чрезмерного намерзания льда и сосулек являются неблагоприятные погодные условия. В период зимних оттепелей случаются большие суточные колебания температуры от -8…-3 °С ночью до +2 °С днем, а весной происходит нагрев кровли из-за солнечного теплового излучения. Нельзя не учитывать и то, что температура поверхности крыши всегда несколько выше (на 0,5 – 1,5 °С) температуры воздуха, а наличие значительного объема снега за счет уменьшения теплопроводности создает еще и дополнительный эффект теплоудержания. Поэтому при температуре окружающего воздуха немного ниже 0 °С (от -0,25 до -1,5 °С) температура крыши будет около +1 °С. Это приводит к таянию снега и замерзанию воды на карнизе и в водосточном желобе. Если льда скопилось достаточно много, то он может привести к повреждению водосточной системы, нарушению герметичности крыши, падению льда на придомовую территорию.

Как показали наблюдения, лед на карнизах и водостоках не образуется при температуре воздуха ниже -3 °С или выше +1 °С, так как в первом случае снег на крыше не тает, а во втором – растаявшая вода не замерзает. Это наблюдение и послужило направлением в поиске решения, которое заключалось в оснащении термокабелями водосточных желобов и создании управляемой обогревательной системы.

Применение термокабелей для борьбы с обледенением известно давно, ими оборудуются многие новые дома, в особенности частные. Обычно люди включают нагрев, когда видят, что лед уже образовался, а выключают после того, как лед растаял. Режим нагрева иногда работает в течение нескольких недель, а то и месяцев. Это тот самый случай, про который говорят «греем улицу». Однако замечено, что в течение суток температура, при которой образуется лед, держится не более 2-3 часов. Следовательно, если включать нагрев только в это время, а не на весь день, то получим ощутимую экономию электроэнергии.

Это интересная КИПовская задача. Ее можно решить по-разному, например, применив терморегулятор с программируемыми уставками (диапазон температуры воздуха и термокабеля) с двумя термодатчиками. Система управления может быть реализована различными способами. Поскольку в распоряжении уже имелся двухканальный программный ПИД-регулятор ОВЕН ТРМ151, и он функционально подходил для управления контуром локального регулирования с двухпозиционным управлением ТЭНом, то он и был выбран в качестве основы системы управления. Один канал соединен с датчиком температуры воздуха, а второй используется для регулировки температуры термокабеля с целью исключения его перегрева. Программа ТРМ151-01, управляющая процессом обогрева, представляет собой последовательность из трех шагов:

• при t < -3 °С управление выключено, переход на следующий шаг происходит при температуре окружающего воздуха выше -3 °С;
• при выполнении условия программы -3 < t < +0,5 °С она переходит на следующий шаг;
• включается нагрев в режиме ON-OFF с ежечасным контролем температуры кабеля, далее программа переходит в исходное состояние.

Уставками служат именно те пограничные температуры, при которых происходит образование льда. В качестве датчиков используются термосопротивления типа ТС500.П. Первый из них расположен под свесом крыши на стене вблизи водосточного желоба, а второй с помощью хомута закреплен на термокабеле. ТРМ151 смонтирован на стене чердака стационарно и включен постоянно в сеть. Монтаж проводов на улице выполнен проводом в двойной силиконовой термостойкой изоляции в соответствии с ПУЭ (правила устройства электроустановок). Термокабель уложен в водостойкие желоба и подключен в соответствии с инструкцией на термокабель. Система работает полностью в автоматическом режиме и не требует обслуживания. Для ее эффективной работы проводится лишь профилактическая очистка желобов от листьев и мусора.

«Автоматизация и производство» №1 2011 (№37)