Борьба с наледями на крышах: проблема и способы ее решения
Каждую снежную зиму в нашем городе наблюдаются падения наледей с крыш домов. Иногда это приводит к травмам пешеходов, а в ряде случаев, к сожалению, еще и к трагическим последствиям. В чем причина образования наледей на крышах зданий и как ее решить? Этим двум актуальным для города вопросам и посвящена настоящая публикация, а также описаны три способа ее решения.
С точки зрения опасности образования наледей и сосулек наиболее проблемными в Санкт-Петербурге являются дома со скатной крышей и холодным чердаком, в котором нарушен температурно-влажностный режим (далее — ТВР). В Санкт-Петербурге очень много таких зданий, особенно в историческом его центре. Соответственно, каждую снежную зиму в таких домах возникает проблема образования и падения наледи с крыши. Проблема тем более острая и значимая, чем больше выпадает за зиму снега. От падения наледи могут пострадать не только пешеходы, но и оказаться поврежденными припаркованные автомобили.
Основной причиной образования наледей на скатных крышах является нарушение ТВР в неотапливаемых чердачных помещениях. Низкий уровень теплоизоляции ограждающих конструкций, отделяющих холодный чердак от отапливаемых помещений, и трубопроводов отопления, проложенных в неотапливаемых чердачных помещениях, а также недостаточный воздухообмен чердачных помещений (ввиду отсутствия вентиляционных продухов в конструкции крыши) в совокупности приводят к повышению температуры воздуха на чердаке, который в таком случае перестает быть холодным. На улице снег и отрицательная температура, а на чердаке — устойчивый плюс, т. е. чердак становится условно теплым. Снизу кровельного покрытия появляется, таким образом, источник теплоты. Из-за этого происходит нагрев кровельного покрытия и таяние снега на теплых участках крыши. При этом температура на поверхности карнизного свеса крыши остается отрицательной. Вода стекает по теплому участку крыши и, достигая карнизного свеса, замерзает на нем, образуя на крыше ледяную дамбу (см. рисунок).
Дальнейшее действие накопленной за гребнем ледяной дамбы воды в рамках суточного колебания наружной температуры приводит к наращиванию тела ледяной дамбы, перелив или просачивание стекающей через дамбу воды с формированием свисающих с крыши наледей (сосулек), представляющих угрозу жизни и здоровью прохожих. И чем больше на крыше снега, тем большими могут оказаться последствия от таяния снега и стекания к карнизному свесу воды.
Следовательно, для решения обозначенной проблемы требуется комплекс мер, а именно: утепление всех ограждающих конструкций, отделяющих чердак от отапливаемых помещений, изоляция проложенных на чердаке трубопроводов системы отопления и обеспечение проветривания чердака, что достигается устройством в конструкции крыши специальных вентиляционных продухов или окон. То есть чердак должен стать по-настоящему холодным, чтобы разность температур в нем оказывалась не более чем на 2–4 ºС выше текущей температуры наружного воздуха. Многие замечали, что на крышах неотапливаемых зданий снег может лежать при отрицательной температуре наружного воздуха сколь угодно долго и не таять. Все потому, что в пространстве под кровлей устанавливается тоже отрицательная температура. Если нет источника теплоты, нет таяния снега, значит, нет и влаги, стекающей по уклону и намерзающей в холодной зоне крыши. Это так называемый пассивный метод борьбы с наледями. Рекомендации по его практической реализации содержатся в региональном методическом документе РМД 23-27-2017. В данном документе подробно показано, какие материалы и технические решения следует применять для нормализации ТВР на чердаках, какую толщину слоя теплоизоляции при этом использовать, показаны практические примеры расчета. Реализация предложенных в РМД 23-27-2017 технических мер позволит снова сделать чердак холодным и тем самым значительно снизить риски образования наледей на крыше.
Второй способ решения данной проблемы, назовем его условно активным, — это монтаж нагревательного кабеля или нагревательной ленты в местах возможного образования наледей на крыше. К таковым в первую очередь относятся карнизные свесы и элементы водосточной системы (желоба, воронки, водосточные трубы). В периоды выпадения снега электрические элементы системы снеготаяния включаются, нагреваются и растапливают таким образом снег на карнизных свесах и в водосточной системе. Такой способ называется активным, т. к., помимо начальных капитальных затрат, требует еще и расходов электрической энергии при включении, а следовательно, к начальным инвестициям зимой добавляются еще и эксплуатационные затраты. В нашем городе также утверждены методические рекомендации по его реализации (см. РМД 31-09-2010).
Оба способа по начальным капитальным инвестициям примерно сопоставимы по величине, но по эксплуатационным затратам активный способ, конечно, более обременителен финансово. Поэтому активный способ борьбы с наледями в основном выбирают коммерческие или крупные бюджетные организации, у которых имеются, во-первых, резерв электрической мощности и, во-вторых, денежные средства для его реализации и последующего содержания. Жители многоквартирных домов, как правило, не готовы нести дополнительные финансовые затраты для того, чтобы у них на крышах не было сосулек. Поэтому в многоквартирных домах чаще реализуется пассивный способ борьбы с наледью — так называемый «холодный чердак», когда один раз производится утепление чердачного перекрытия, других ограждающих конструкций, отделяющих чердак от отапливаемых помещений, изолируются трубопроводы системы отопления, а также в рамках капремонта крыши устраиваются вентиляционные продухи и отверстия, и тем самым на ближайшие 25–30 лет (до следующего капремонта крыши) эксплуатационные затраты заключаются только в поддержании элементов крыши и чердака в техническом состоянии, соответствующем действующим нормам и правилам эксплуатации жилищного фонда.
При реализации активного способа борьбы с наледями следует также иметь в виду, что при таянии снега на крыше и в водосточной системе стекающая вода будет замерзать на тротуаре. То есть наледь с уровня крыши будет перемещаться на уровень пешеходной части тротуара или придомовой территории, что тоже несет в себе риски получения травмы прохожими. Риски, конечно, менее существенные по сравнению с падением ледяной глыбы с крыши, но тоже вполне реальные и потенциально травмоопасные.
Есть еще и третий способ борьбы с наледями на крышах — так называемый «лопатный», когда в периоды интенсивных снегопадов на крышах зданий появляются специально подготовленные кровельщики, которые лопатами и ломами убирают снег с крыш. Это, наверно, наименее затратный способ борьбы с наледью, но не очень надежный. Потенциально опасных с точки зрения падения наледей домов в городе много (в 2016 году по данным ГАТИ таких домов насчитывалось более 6,5 тысячи: https://www.dp.ru/a/2016/11/09/Smolnij_naschital_v_Peter), а технически подготовленных кровельщиков — ограниченное количество. Они физически не смогут одновременно обслужить все потенциально опасные объекты. Кроме прочего, при сбивании наледи с крыши часто происходит повреждение кровельного покрытия. Впоследствии это приводит к ускоренному износу кровельного покрытия, протечкам, загниванию элементов стропильной системы и, как следствие, к необходимости более частого ремонта конструктивных и ограждающих элементов крыш. Поэтому вопрос экономии тут может оказаться весьма относительным. Да и крупных снегопадов в течение одного отопительного сезона может случиться несколько. Конечно, как показала зима 2019/2020 гг., бывают зимы бесснежные. В этом случае проблема наледей решается как бы сама собой. Но практика последних лет показывает, что каждые 5–8 лет в нашем городе могут происходить сильные и длительные снегопады. Потому рассчитывать на то, что зима окажется бесснежной, не стоит. Это такой бонус от природы, который реализуется, к сожалению, далеко еще не всегда.
Мнение
Илья Зинченко, генеральный директор компании «Теплокарбон»:
Для эффективной борьбы с обледенением и возникновением сосулек на скатных крышах Петербурга, а также обеспечения безопасности горожан на тротуарах зимой необходимо в первую очередь выработать инженерный стандарт обслуживания кровель и водосточных систем. Это позволит избежать повреждения крыш от действий непрофессиональных альпинистов, которые выходят на них в зимний период, и от других посторонних вмешательств.
Далее нужно тщательно подготовить крышу: сделать теплый чердак холодным, для того чтобы не было теплопотерь, очистить и отремонтировать водосточную систему — вода с крыши должна беспрепятственно достигать люка на тротуаре.
После этого можно приступать к «апдейту» кровли: установить на нее систему антиобледенения на основе греющих элементов. Это может быть либо греющий кабель, либо более современная инфракрасная греющая лента. Как показывает практика, она является более надежным инструментом. Во-первых, для монтажа такой ленты не нужно делать отверстий в крыше для крепления, в отличие от греющего кабеля. Таким образом, не нарушается ее целостность. Во-вторых, работа греющей ленты шириной 10 см и мощностью 30 Вт на погонный метр оказывается эффективней: кабель монтируется «зигзагами» и не всегда плотно прилегает к поверхности кровли. Греющая лента с профессиональным бутилкаучуковым скотчем устанавливается в один погонный метр и работает только там, где это действительно необходимо, говоря проще, не греет воздух. В-третьих, в системе антиобледенения на основе греющей ленты предусмотрена возможность удаленного контроля и управления. Она делает удобным включение/выключение, сигнализирует оператору в случае поломки, а также позволяет минимизировать затраты на расход электроэнергии. Для того чтобы система антиобледенения работала еще более надежно, рекомендуется устанавливать снегозадержатели.
Следующий шаг в борьбе с наледью — заключение сервисного контракта с обслуживающей компанией. На наш взгляд, сервисно-контрактное обслуживание кровельной водосточной системы в будущем должно стать нормой по аналогии с противопожарной и вентиляционной системами.
Если последовательно выполнять эти шаги, уже в ближайшем будущем проблема надели и сосулек на крышах Петербурга будет решена — инновационно, комплексно и дистанционно.
Основная задача системы антиобледенения — безопасность горожан. Эксплуатация зданий находится на втором плане. Поэтому пока нет единого мнения по поводу того, кто должен оплачивать эту часть городской инфраструктуры. Одни считают, что установку таких систем должны оплачивать сами жильцы, кто-то выступает за то, чтобы этим занимался город. Производственные, монтажные и сервисные компании предлагают массовое внедрение таких инноваций. Тем более что в дальнейшем стоимость таких систем существенно снизится.
Пока же все зависит от подхода конкретной управляющей компании. Все чаще УК в Петербурге готовы к системному подходу в борьбе с наледью, поскольку это не только повышает безопасность жителей, но и гораздо выгоднее, чем ежегодный ремонт пробоин, которые остаются после непрофессиональных чистильщиков.
Александр Дадченко, председатель правления Национального кровельного союза:
Правильно построенная или правильно отремонтированная крыша не только не доставляет жильцам дома каких-либо неудобств — они просто даже не задумываются о том, как и из чего она построена. Есть крыша, работает — и хорошо.
Если крыша напоминает жильцам о себе ежегодными сезонными протечками, ограждениями у фасадов и предупреждениями об опасности, требует средств на очистку от снега и наледей, то эта крыша — либо результат ошибки проектировщиков и/или строителей, либо жертва неквалифицированной эксплуатации.
Причем сбрасывание снега с крыши — это только верхушка айсберга проблем, затрат и опасностей, которые принесет она своим хозяевам. Постоянные сезонные протечки, кроме значительного дискомфорта для жильцов верхних этажей, разрушают части стен и фасадов здания. А это значит, что весомый кусок отсыревшей зимой штукатурки может упасть в любой момент, в любое время года. Кроме того, проживание в вечной сырости влажных стен здоровья и долголетия никому еще не приносило.
Перечисленные в статье причины и способы решения проблемы указаны верно, и каждый вправе выбрать, каким путем ему идти. Хочу только заметить, что для любого вмешательства в конструкцию здания в целом и в крышу в частности — будь то ремонт, реконструкция или переоборудование — требуется квалифицированное проектное решение и квалифицированные специалисты для его реализации. Экономия средств на обследовании и проектировании, а также необоснованная экономия при выборе исполнителей для ремонта или строительства практически сведут на нет все затраты на попытку привести крышу дома в нормальное, стабильно работоспособное состояние.
МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ:
Пароизоляция — с чего начинается теплая кровля
Струйная цементация грунтов. Современные геотехнологии в решении сложных задач освоения подземного пространства
По оценке экспертов, в инженерно-геологическом отношении территория Петербурга весьма непростая и потребность в закреплении грунтов при новом строительстве и реконструкции зданий достаточно высока. Многое, конечно, зависит от особенностей конкретной площадки и поставленных текущих задач, но специалисты рекомендуют при работе с грунтами и фундаментами обращаться к технологии струйной цементации (jet grouting). В частности, она уже была задействована на таких городских объектах, как Западный скоростной диаметр, (ЗСД), станция метро «Адмиралтейская», новое здание Мариинского театра и т.д.
Впрочем, струйная цементация грунтов сейчас при реализации сложных проектов активно используется не только в Петербурге, но и в Москве и в других городах. Кроме того, технологию начинают применять и в массовом строительстве, так как она, в ряде случаев, более целесообразна, чем создание свайного фундамента из забивных или буронабивных свай.
Выбирая эффективность
Сущность технологии jet grouting, рассказывает Дмитрий Малинин, технический директор ООО «СК «ИнжПроектСтрой» (входит в группу компаний Malinin group), заключается в использовании энергии высоконапорной струи цементного раствора для разрушения и одновременного перемешивания раствора с грунтом. Струйная цементация позволяет укреплять практически весь диапазон грунтов: от гравийных отложений до мелкодисперсных глин и илов, практический во всех климатических условиях. При этом достигается высокая скорость сооружения грунтоцементных свай; сохраняется возможность работы в стесненных условиях; отсутствует динамическое воздействие на фундаменты близко расположенных зданий.
«Для закрепления грунтов на большой площади и при отсутствии окружающей застройки эффективнее применять двухкомпонентную технологию Jet2 (цементная смесь + воздух), это снизит стоимость работ и ускорит сроки их выполнения. Однако, в случаях, когда деформация оснований существующих конструкций недопустима, следует использовать технологию Jet1 (цементная смесь), т.к. однокомпонентная технология не приводит к значительному подъему поверхности окружающего грунта»,- подчеркнул он.
По словам руководителя проектов АО «Нью граунд» Светланы Рубцовой, струйная цементации грунта позволяет значительно упростить процесс строительства на нестабильных, обводненных и нарушенных породах и может использоваться практически в любых грунтах, от мелкодисперсных до глинистых. «Данная технология позволяет, - добавляет эксперт, - открыть новые перспективы в строительстве на участках со сложными геологическими условиями, решая ряд серьезных проблем, связанных с безопасностью существующего или будущего сооружения. Струйная цементация грунта используется для улучшения прочностных, противофильтрационных и деформационных характеристик в пределах пятна застройки новых зданий, используется при создании противофильтрационных завес, при укреплении откосов и склонов, при строительстве дорог и при реконструкции зданий. При этом работы могут выполняться в стесненных условиях плотной городской застройки».
Без технологии струйной цементации невозможно осваивать подземное пространство исторического мегаполиса, считает генеральный директор института «Геореконструкция» Алексей Шашкин. «Именно поэтому мы приняли активное участие в создании норм, посвященных этой тематике (СП 291.1325800.2017). Уникальность технологии заключается в том, что она позволяет сформировать конструкцию в грунте до откопки. Эта конструкция по своим механическим свойствам на два порядка лучше грунта, но на порядок хуже бетона. Поэтому при проектировании следует руководствоваться простыми правилами: бетон не работает на растяжение и изгиб – закрепленный грунт тем более. Там, где не сработает бетон, бесполезен и грунтоцемент», - уверен он.
Важный фактор
Качество проведения струйной цементации во многом зависит от используемого оборудования. Одно из преимуществ технологии – возможность выполнения работ малогабаритными буровыми машинами, в том числе в условиях ограниченного пространства.
«Jet grouting относится к специальным работам, когда невозможно применение традиционных технологий или при выполнении аварийных и контраварийных работ в строительстве. В последние годы новых компаний в данной отрасли практически не встречается, как правило, это уже опытные игроки, освоившие технологию еще в начале 2000-х годов. Выбор одно- или двух компонентной технологии струйной цементации определяется проектировщиком исходя из физико-механических свойств грунта и типа сооружения (противофильтрационная завеса, укрепление основания и т.д.) Трехкомпонентная система в России не встречается. При выборе данного оборудования одним из основных критериев является длина мачты, т.к. при формировании грунтоцементой сваи желателен непрерывный подъем бурового става», - отмечает специалист по буровым установкам XCMG ООО «СюйГун Ру» Игорь Мурашов.
В прошлом году, добавляет представитель компании-производителя спецоборудования, XCMG выпустила модель буровой XMZ120A для выполнения работ по струйной цементации с глубиной бурения в один проход 15,4 м. А в этом году модельный ряд пополнился компактной буровой установкой XMZ90. Габаритные размеры этой машины позволяют работать внутри тоннелей и зданий. А опорно-поворотное устройство мачты позволяет позиционировать машину в любых труднодоступных местах.
Пермская школа
Эксперты подчеркивают, что кроме высокотехнологичного оборудования, конечно же, важен опыт и знания специалистов, которые будут проводить работы по укреплению грунтов и фундаментов по данной технологии. В настоящее время на рынке представлены ряд крупных компаний из Перми, которые реализовывают проекты по всей стране. К таковым, в том числе, относятся «ИнжПроектСтрой» и «Нью граунд».
По словам Алексея Шашкина, при реализации проектов «Геореконструкция» привлекала профессионалов, которым не надо рассказывать, какими должны быть кадровое обеспечение, парк спецтехники и как с нею работать. Таких подрядчиков удалось найти далеко за границами Петербурга – в Перми, где существует сильная геотехническая школа. Сегодня они «прописались» и на петербургских, и на московских объектах.
«По нашим проектам с их помощью созданы, например, подземные объемы под зданием бывшей кузни и корпусом 12 ансамбля «Новая Голландия» в Петербурге, под павильоном «Поволжье» ВДНХ в Москве. Под защитой распорного диска, образованного с помощью jet grouting ниже дна котлована по разработанному нами методу «жесткого контура», выполнены подземные сооружения в непосредственном примыкании к историческим зданиям, в том числе, на Загородном проспекте и Воскресенской набережной. При этом – что уникально для нашего города – осадки соседних зданий остались в рамках допустимых нормами значений», - подчеркнул глава института «Геореконструкция».
Подрядчик, выполняющий работы в области подземного строительства, должен обеспечивать комплексный подход к решению геотехнической задачи, считает Дмитрий Малинин. Он отметил, что в группе компаний Malinin group успешно реализован данный принцип. Мы обладаем необходимым опытом и знаниями для выполнения проектных работ, практического применения технологии струйной цементации, производства бурового оборудования и инструмента. Особенно интересен опыт компании совмещения технологий jet grouting c технологией deep-soil-n-mixing (DSM) и технологией устройства анкеров Атлант. А результате совмещения с последней получена новая технология АtlantJET для устройства грунтовых анкеров и свай повышенной несущей способности.
«Наша компания выполняла работы на таких значимых объектах как подземный межтерминальный переход в аэропорту Шереметьево, центр строительства крупнотоннажных морских сооружений в г. Мурманск, трасса гонок «Формула 1» и горная дорога к олимпийским объектам в Сочи, метрополитены в Москве, Екатеринбурге, Казани и Челябинске, усиление оснований под ёмкостями для хранения нефтепродуктов в Тель-Авиве (Израиль) и т.д», - сообщил Дмитрий Малинин.
Светлана Рубцова также рассказала о некоторых достижениях компании «Нью Граун». Она отметила, что с помощью метода струйной цементации за годы своего существования организация реализовала более 2 тыс. объектов, от реконструкции зданий культурного наследия до усиления причалов и плотин гидротехнических сооружений и создания новых территорий в акватории реки.
«Одним из последних крупных объектов, реализованных в 2020 году, стала подземная часть комплекса ТРК «Эспланада» в городе Перми. В самом центре города было организовано подземное пространство размерами и глубиной с пятиэтажный жилой дом. Вокруг него находятся высотные здания, дороги и трамвайные пути, инженерные сети целого района. Перед специалистами компании стояла задача придумать и воплотить такую конструкцию, которая бы позволила сохранить все это без изменений. Было получено и проанализировано большое количество геологических данных площадки; выполнено компьютерное моделирование всех этапов строительства и эксплуатации здания, для строительства использованы специальные технологии: «стена в грунте» и струйная цементация грунта, постоянно велся мониторинг технического состояния окружающей застройки, контроль работ выполнялся независимой специализированной организацией. В конечном итоге сложная инженерная задача была решена пермскими специалистами в короткие сроки и с высоким качеством», - подчеркнула Светлана Рубцова.
ТЕХНОБАРЬЕР — новая пароизоляционная мембрана премиум класса ТЕХНОНИКОЛЬ
Корпорация ТЕХНОНИКОЛЬ выпустила новую битумно-полимерную мембрану ТЕХНОБАРЬЕР.
Материал предназначен для устройства пароизоляции в конструкциях плоских крыш, выполненных по железобетонному основанию. Новая мембрана значительно увеличивает потенциал производства работ в течение года в различных климатических зонах — вплоть до минус 20 градусов. В случае возникновения перерыва в кровельных работах ТЕХНОБАРЬЕР может быть использован в качестве временной гидроизоляции строительных конструкций.
Материал получают путем двустороннего нанесения на стекловолокнистую основу, сдублированную с металлической фольгой, битумно-полимерного вяжущего с последующим нанесением на обе стороны полотна защитных слоев. С лицевой стороны это мелкозернистая посыпка, с нижней — легкоплавкая полимерная пленка с индикаторным рисунком.
Такая структура помогает решать широкий спектр задач. Благодаря фольге ТЕХНОБАРЬЕР отличается высоким сопротивлением паропроницаемости и может применяться на зданиях жилого, общественного и промышленного назначения с любым влажностным режимом.
Материал при наплавлении имеет хорошую адгезию с железобетонным основанием и надежно перекрывает возможные пути влагопереноса.
Мелкозернистая посыпка лицевой стороны позволяет приклеивать теплоизоляционные плиты непосредственно на пароизоляционный слой с применением различных клеевых составов: клея-пены, мастики холодного и горячего применения, горячего битума.
ТЕХНОБАРЬЕР — новая возможность устройства высокоэффективной плоской крыши в зданиях разного назначения, в системных и индивидуальных проектных решениях.
