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
Игорь Коваль: «Действующие ГОСТы для добавок в бетон серьезно устарели»
Существующая нормативная база по разработке и применению добавок в бетон требует коррекции. Такие выводы делает руководитель научно-технического центра ООО «Полипласт Северо-Запад» Игорь Коваль. По его мнению, устаревшие ГОСТы не только не позволяют оценивать фактическую эффективность современных добавок, но и тормозят развитие рынка.
– Игорь Валерьевич, действительно ли действующая нормативная документация, а именно ГОСТы на химические и минеральные добавки в бетон, не отвечает запросам производителей?
– К сожалению, это так. Поэтому коррекция нормативов, касающихся применения добавок в бетоне, необходима. Один из важных отраслевых ГОСТ 30459-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности» не пересматривается уже 12 лет. Ряд методик уже не соответствует реальности, они устарели по номенклатуре типов добавок, технологиям производства конструкций, применения бетонов в холодный период года.
В частности, ГОСТ 30459-2008 при оценке эффективности добавок для ЖБИ использует режим прогрева +80 °С. При этом сравнение ведут на контрольном бездобавочном бетоне с величиной осадки конуса ОК = 1–4 см (марка смеси П1) и бетонах с суперпластификатором с ОК = 21 см (марка смеси П5). Техническая проблема в том, что в бетонах с абсолютно разными марками смеси П1 и П5 и неизменной величиной водоцементного отношения в 95% случаев результаты не покажут идентичную прочность – в частности, за счет действия расслоения смеси и погрешности испытаний.
Кроме того, температура +80 °С практически не используется в ЖБИ, КПД, ДСК и отрицательно влияет на физико-механические характеристики бетона по прочности и особенно на параметр качества – долговечность. Производственные режимы на современных продуктах и технологических линиях ограничены +50–60 °С. В связи с этим методика с оценкой при +80 °С и марках смеси П1 против П5 (ОК = 21 см и более), которая в реальности также не используется на заводах ЖБИ (за исключением СУБ или «кассет»), не позволяет оценивать эффективность добавок, т. е. нарушены смысл и цели, декларируемые в данном ГОСТ.
– Какие еще есть несоответствия?
– Серьезные проблемы с методикой оценки эффективности противоморозных добавок по «теплому» и «холодному» методам. Если первый метод используется на практике, то по второму, «холодному», оценить противоморозный эффект добавок почти невозможно. Даже обычные добавки-пластификаторы и просто бездобавочный бетон часто оказываются противоморозными. «Секрет Полишинеля» заключается во времени выдерживания бетона при оттаивании в нормальной температуре (+20 °С). Причем разрешенное время оттаивания до испытаний – от 24 до 48 часов – принимается согласно ТУ производителя добавок. На практике при температуре в теле бетона –12-15 °С не существует химических компонентов, обеспечивающих гидратацию цемента при условии использования добавок в разрешенном нормативами количестве не более 5% от массы цемента. Из этого следует, что бетоны, выдерживаемые по «холодному» методу, не твердеют на проверяемой минусовой температуре и прочность набирают из пластичного состояния смеси сразу после оттаивания за 24 или 48 часов. Ряд технических возможностей и адекватная оценка поликарбоксилатных добавок, несмотря на их активное применение, остались «за бортом» нормативов.
– Помогает ли сертификация добавок в бетон качественному развитию рынка стройматериалов?
– Сертификация – это важно и нужно! Вопрос заключается в квалификации и опыте оценивающих продукцию (бетон). Это скорее вопрос доверия к проверяющим и контролирующим органам, чем к самой процедуре, которая введена правильно.
В формате замещения. Рынок пенополистирола
В настоящее время, по данным экспертов, продолжается сокращение производства и потребления вспененного пенополистирола. Освободившуюся нишу все активнее заменяет экструдированный вид этого теплоизоляционного материала.
Пенополистирол широко применяется в строительстве новых зданий и сооружений, а также при отделке помещений. В объеме потребления теплоизоляционных материалов его доля достигает 30%. По оценке экспертов, в ближайшей перспективе она будет постепенно увеличиваться и через 5-7 лет достигнет показателя в 40%.
Генеральный директор АПРИ «Флай Плэнинг» Владимир Савченков отмечает, что главными плюсами пенополистирола являются: широкая сфера применения (от утепления подвальных помещений до использования на балконах, лоджиях и фасадах), а также долговечность, высокие теплоизоляционные свойства, легкость в применении, экологичность и доступная цена. «В качестве недостатков можно указать следующее: это легковоспламеняющийся материал, он разрушается под долгим воздействием солнечных лучей, также он отличается хрупкостью. Поэтому при транспортировке и использовании нужно соблюдать меры предосторожности. Но стоит отметить, что указанные недостатки с лихвой покрываются достоинствами. Это современный технологичный материал с универсальными свойствами и широким перечнем возможностей», – считает он.
Путем продавливания
Отметим, что пенополистирол, как теплоизоляционный материал, подразделяется на два вида: вспененный (EPS) и экструдированный (XPS). Производители данных продуктов между собой достаточно жестко конкурируют.
Согласно исследованию аналитического агентства DISCOVERY Research Group, по итогам трех кварталов 2019 года, объем рынка (производство и потребление) EPS в нашей стране составил 5,49 млн куб. м, XPS – 6,21 млн куб. м. В том числе российскими компаниями за данный период времени было экспортировано 6 тыс. куб. м вспененного пенополистирола и 120 тыс. куб. м экструдированного.
Экструдированный пенополистирол, как рассказывает руководитель направления «Полимерная изоляция» корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ Алексей Касимов, создается из полистирола общего назначения (ПСОН) методом экструзии (путем продавливания вязкого расплава материала). В результате получается равномерная мелкопористая структура, что придает материалу прочность, практически нулевое водопоглощение и низкий показатель теплопроводности.
«Экструдированный пенополистирол может применяться в заглубленных конструкциях: фундаменты, подвалы, подземные паркинги, где эффективно защищает фундамент от теплопотерь и разрушительных сил морозного пучения. Также особенностью экструзионного пенополистирола является то, что он может использоваться при температуре от –70°С до +75°С. Благодаря этому материал активно используют в холодильных установках, катках и пр. В целом мы отмечаем ежегодное сокращение рынка EPS, при этом освободившуюся нишу замещает XPS», – добавляет Алексей Касимов.
Отвечая новым требованиям
Эксперты считают, что рост потребления экструдированного пенополистирола связан с трендом повышения энергоэффективности зданий. В частности, стандартный слой плит из этого материала в 50 мм сохраняет тепло в помещении так же, как метровая кирпичная или бетонная стена толщиной 2,5 м. Также XPS все активнее применяется в дорожном строительстве для предотвращения морозного пучения полотна. Материал препятствует промерзанию грунта и значительно увеличивает срок эксплуатации дорожного покрытия. Кроме того, экструдированный пенополистирол более прост в переработке – и его производители могут заниматься выпуском вторичных продуктов.
В целом, как отмечают игроки рынка, применение XPS позволяет существенно усовершенствовать и ускорить технологию строительства, значительно снизить затраты при создании новых конструкций, отвечающих новым требованиям строительных норм.
При этом они подчеркивают, что EPS как теплоизоляционный материал не уйдет с рынка совсем. Он останется востребован в бюджетном строительстве и утеплении малоэтажных индивидуальных домов. Кроме того, за счет совершенствования технологий производства этого материала будут повышаться его качественные характеристики и расширяться область применения.
Кстати
С 1 января 2020 года, в соответствии с приказом Росстандарта, в общероссийском классификаторе ОКПД 2 выделены отдельные коды для теплоизоляционных плит из пенополистирола, сэндвич-панелей с пенополистиролом и сэндвич-панелей с минеральной ватой. Предполагается, что это новшество поможет лучше идентифицировать теплоизоляционные продукты в области их применения, а также повысит качество сбора статистической информации, необходимой в том числе для оказания мер господдержки. Изменения в классификаторы подготовлены на основании предложений технической рабочей группы «Ассоциация производителей и поставщиков пенополистирола» в рамках научно-технического совета по развитию промышленности строительных материалов, изделий и конструкций при Минпромторге РФ.