2023 Forfatter: Douglas Hoggarth | [email protected]. Sidst ændret: 2023-07-30 20:56
Isdannelsesmekanisme
Fig. 1
Is- og istappdannelse på et varmt tag (DE-VI):
1 - sne;
2 - vand;
3 - is;
4 - varmestrøm
Nedbør i form af sne på taget udgør ingen fare. Men hvis der skabes betingelser for, at sneen smelter under indflydelse af en varmekilde, bliver den til vand. Hvis det dannede smeltevand ikke har mulighed for hurtigt at forlade taget, når den tilsvarende negative temperatur sætter ind, fryser det og bliver til is. Da betingelserne for smeltning (og smeltehastigheden) for is og sne er forskellige med den næste kortsigtede virkning af varmekilden, er det muligt ikke at smelte, men tværtimod en stigning i isproppen. Denne isdannelsesmekanisme kan føre til dannelse af istapper, der er ti meter lange og vejer hundreder af kg.
Varmekilder er:
-
Atmosfærisk varme. Hvis de daglige lufttemperaturer svinger med en amplitude, der når 15 ° C, dannes der med udsving i området +3 0: +5 ° C i løbet af dagen og -6 0: -10 ° C om natten, de mest gunstige betingelser for dannelse af is. Om foråret kan du tilføje solstråling til dem. Selvom overfladerne af sne og is afspejler det meste af strålingen, der falder ind på dem, øger selv en lille belægning af snavs dramatisk absorptionskoefficienten. Derudover opvarmes de udsatte områder af taget hurtigt, og optøning sker fra indersiden af laget. Derfor er isdannelsen om foråret altid mere intens end om efteråret.
Iboende varmeafledning af taget. Varmeafledning finder sted på ethvert tag. Dette sker til et minimum på tage med et ventileret loft. Imidlertid ændrer den nyligt udbredte anvendelse af loftsrummet til ophold (loft) eller som et teknisk gulv (hvor et stort antal kraftfuldt udstyr til opvarmning, ventilation og klimaanlæg er installeret) dramatisk kravene til tagkonstruktionen. Utilstrækkelig effektiv varmeisolering fører til, at der under overfladen af sneen, der ligger på taget (hvilket er en god varmeisolator), er der en konstant drypsmeltning af sne, og denne proces sker på hele tagets overflade. Sådanne tage kan kaldes varme. De er kendetegnet ved dannelsen af is i et bredere interval af lufttemperaturer,hvilket faktisk kan betyde faren for, at istapper dannes i det meste af den kolde årstid.
I dag er den mest almindelige måde at bekæmpe dannelsen af is på at bruge anti-icing-systemer baseret på varmekabler.
Anti-icing-systemer baseret på varmekabler
Fig. 2
Anvendelse af et afisningssystem til varmekabler
Indførelsen af anti-icing-systemer baseret på varmekabler, forudsat at designet er korrekt under hensyntagen til tagkonstruktionens særegenheder, gør det muligt helt at eliminere dannelsen af is til relativt lave priser og ubetydeligt energiforbrug og også for at sikre driften af det organiserede dræningssystem i foråret og efteråret.
Fig. 3
Installation af varmekabler
Driften af anti-icing-systemer ved temperaturer under -18 ° … -20 ° C er normalt unødvendig. For det første finder dannelsen af is ikke sted ved sådanne temperaturer ved den første mekanisme, og mængden af fugt ved den anden falder kraftigt. For det andet falder mængden af nedbør i form af sne også under disse forhold.
For det tredje kræver smeltning af sne og fjernelse af fugt langs en tilstrækkelig lang sti stor elektrisk strøm.
Ved installation af systemet skal man huske på, at designeren skal sikre, at det vand, der vises som et resultat af 'betjening' af systemet, har en fri vej til fuldstændig dræning fra taget.
Fig. 4
Et eksempel på opvarmning af en dal.
1 - Klemme
2- Opvarmningssektion
3 - Beslag
4 - Kobberstrimmel
Der er også grænser for kapaciteten af systemets opvarmningsdel, der er etableret på baggrund af praksis, hvis ikke overholdelse fører til ineffektiv drift af udstyret i det specificerede temperaturområde, og et betydeligt overskud af sidstnævnte fører kun til en overskridelse af elektrisk strøm uden nogen forbedring i systemets drift.
Disse inkluderer:
- specifik effekt af varmekabler installeret på de vandrette dele af taget. Den samlede specifikke effekt pr. Enhed af overfladen på den opvarmede del (bakke, slisk osv.) Skal være mindst 180-250 W / m2; den specifikke effekt af varmekablet i tagrendene skal svare til mindst 25-30 W / pr. meter af tagrenden og øges, når tagrenden forlænges til 60-70 W / m.
Alt det ovenstående giver os mulighed for at drage flere generelle konklusioner:
-
Anti-icing-systemer fungerer normalt kun i foråret og efteråret og under optøning. Systemets 'drift' i den kolde periode (-15 ° … -20 ° C) er ikke kun unødvendig, men kan være skadelig.
Systemet skal være udstyret med en temperatursensor og en tilsvarende specialtermostat, som snarere kan kaldes en mini-vejrstation. Det skal kontrollere systemets drift og give mulighed for at justere temperaturparametrene under hensyntagen til de specifikke karakteristika for klimazonen, placering og antal etager i bygningen.
Varmekabler skal installeres langs hele smeltevandets sti, startende fra vandrette tagrender og bakker og slutter med udgange fra tagrender, og hvis der er indgange til stormafløb, op til samlere under frysedybden.
Det er nødvendigt at overholde standarderne for den installerede kapacitet på varmekabler til forskellige dele af systemet - vandrette bakker og tagrender, lodrette tagrender.
Typiske, konstruktive løsninger
De vigtigste opgaver i designet af anti-icing tagdækningssystemer er at gøre det effektivt, relativt billigt og at anvende sådanne fastgørelsesmetoder, der ikke beskadiger meget kritiske tagkomponenter og ikke vil ødelægge bygningens udseende. I dette tilfælde skal fastgørelsespunkterne være pålidelige, holdbare og ikke skade kappen på varmekablerne.
Et af de grundlæggende principper for design af fastgørelseselementer er at bruge de samme materialer som til taget eller være kompatible med dem.
Fig. 4
Opvarmet sne lomme
I fig. 4,5,6 viser eksempler på lægning af varme- og distributionskabler ved forskellige (mest almindelige) tagknudepunkter. Først og fremmest vedrører de tage dækket med galvaniseret jern, kobberplader og metalfliser.
Det skal bemærkes, at der anvendes specielle metoder til ikke-beskadigende varmekabler til bløde tage. På de udbredte bakker med sneopbevaring og snerydning anbefales det at lægge varmekabler i en beton (eller cement-sandbelægning). Dette, ud over at beskytte kablet mod skader, øger opvarmningseffektiviteten betydeligt på grund af brugen af varmelagringsegenskaber for beton.
Fig. 6
Tagrendevarme med opvarmet tragt
Sikkerhedskrav
Grundlæggende krav stilles med hensyn til brand og elektrisk sikkerhed.
For at opfylde dem skal flere betingelser være opfyldt:
-
systemet må kun indeholde varmekabler med passende certifikater, inkl. der kræves et brandsikkerhedscertifikat. Typisk er disse ikke-brændbare eller ikke-brændbare kabler. Til brug i anti-icing-systemer kræves producentens anbefalinger;
systemets opvarmningsdel skal være udstyret med en RCD eller en differensafbryder med en lækstrøm på højst 30mA (for elektriske sikkerhedskrav - 10mA);
komplekse antisikringssystemer skal opdeles i separate sektioner med lækstrømme i hver del, der ikke overstiger de ovenfor angivne værdier.
Varmekabler fra større producenter har alle de nødvendige certifikater og er gentagne gange blevet testet som en del af isisystemer.
Test og præstationsevaluering
Test af anti-icing-systemer kan opdeles i to grupper: acceptstest og periodisk test.
Rutinemæssige test begynder normalt med test af isolationsmodstanden for varme- og distributionskabler. RCD'er (eller difavtomater) testes. Passende protokoller udarbejdes med specifikke værdier. De mest informative er præstationstest, hvor systemets effektivitet kontrolleres.
Det skal bemærkes, at anti-icing-systemer ikke er øjeblikkelige systemer. De er designet til at arbejde i standbytilstand og tænde straks, når der opstår nedbør. Hvis systemet ikke blev tændt ikke i begyndelsen af sæsonen, og der er samlet et lag sne på taget, vil det tage fra 6 timer til en dag at fjerne det.
Der er vanskeligheder, når systemet placeres i den varme sæson. Samtidig kontrolleres den korrekte funktion af kontroludstyret, signalerne fra sensorerne simuleres, systemets overgang til tilstanden for tænding af lasten, slukning af bakkerne og derefter slukning af afløbene kontrolleres.
Periodiske tests udføres som regel i begyndelsen af efteråret for at kontrollere systemets tekniske tilstand og forberede det til drift. Først og fremmest kontrolleres isolationsmodstanden for at identificere beskadigede områder. Derefter kontrolleres udstyrets tilstand, dets testskift udføres. Efter kontrol af indstillingerne for termostaterne er systemet tændt, og det forbliver i standbytilstand.
Hydrofobe anti-icing-sammensætninger
Hydrofobe anti-icing-sammensætninger forhindrer ikke dannelsen af is, men tilvejebringer en hurtig nedstigning af nydannet vandis under gentagne fryse-tø-cyklusser, hvilket forhindrer den i at blive dannet til store istapper og dryp.
Sådanne hydrofobe sammensætninger påføres metal, beton og andre underlag i hånden, børste, rulle eller spray på rene, tørre og støvfrie overflader, fri for rust, olie, fedt osv. Sammensætninger hærdes ved temperaturer over +5 0С.
Ifølge International Academy of Cold (MAX) er vandisens vedhæftningskraft med bygningsmaterialer til tagdækning meget høj (stål 3 - mere end 0,16 MPa, beton - mere end 0,22 MPa), under aftrækningstest blev den indre struktur af is ødelagt, og dets rester var fast forblev på overfladen af materialer. Samtidig er vedhæftningsstyrken for is overtrukket med en anti-icing-sammensætning næsten fuldstændig fraværende og er mindre end 0,22 MPa.
Anti-icing-belægninger er vandtætte, korrosionsbeskyttende, miljøvenlige, har høj styrke og elasticitet, bevarer høje fysiske og mekaniske egenskaber i et bredt temperaturområde og er modstandsdygtige over for UV-stråling og atmosfærisk nedbør.
