Испытания, проведенные Международной Академией Холода (МАХ), показали, что сцепление водного льда с металлом и бетоном настолько велико (сталь 3 — более 0,16 МПа, бетон - более 0,22 МПа), что при отрыве происходит разрушение структуры самого льда, но его остатки прочно удерживаются на намороженной поверхности образцов. Это объясняет, почему, несмотря на все усилия кровельщиков, дворников и верхолазов, очистить полностью скребками, ломами и лопатами металлические крыши зимой невозможно. Столь же несовершенен и метод «расстрела» ледяных масс из брандспойтов сильной струей горячей воды под давлением от 50 до 100 атмосфер.
В преддверии зимы зачастую остро встает вопрос об оборудовании кровли системами обогрева. Существует несколько методов борьбы с наледью и сосульками, о наиболее популярных было рассказано в номерах «Эволюции кровли» 1/2005 и 2/2005. О системах кабельного обогрева можно прочитать и в этом номере журнала.
Самые известные - кабельные системы обогрева (КСО) обладают несомненными достоинствами, хоть и не лишены некоторых недостатков. В КСО применяется метод теплового воздействия - по периметру крыши и в местах потенциального скопления снега и льда прокладывается кабель, через него пропускается электрический ток, кабель нагревается, лед плавится, и крыша освобождается от наледи и сосулек. Система достаточно простая и надежная, зачастую саморегулирующаяся, но находящаяся в прямой зависимости от наличия напряжения в сети, постоянно потребляющая электроэнергию, а обогревается лишь та часть кровли, которая находится в непосредственной близости от теплового кабеля. Постоянный расход электричества приводит к финансовым расходам.
Однако это все равно обходится экономичней простого механического удаления льда с помощью бригады рабочих (11 —20 рублей кв. м кровли), которое к тому же вызывает деформацию, а то и разрушение кровли (это и неудивительно, когда самые щадящие инструменты - лом и лопата).
Еще один метод - применение специальных антиобледенительных композиций, предназначенных для защиты поверхностей металлов, бетона, кирпича, штукатурки и других материалов от образования наледи. Антиобледенительная композиция наносится на край кровельного ската и образует прочное сверхскользкое покрытие, с которого легко скатывается и снег и лед - адгезия водного льда с композитом намного меньше (в 5-10 раз), чем с кровельным материалом. Полимерная композиция представляет собой раствор силоксанового полимера (синтетического каучука) в растворителях с введенными в него технологическими добавками и наполнителями. Покрытия и пленки, полученные после отверждения композиции, являются антиобледенительными, водоотталкивающими, тепло- и морозостойкими, обладают биостойкостью и стойкостью к воздействию атмосферных факторов, обеспечивают противокоррозионную защиту поверхностей в условиях высокой относительной влажности воздуха в течение нескольких лет, а к тому же относятся к трудногорючим материалам. Раствор наносится методом обычной покраски - кистью или распылителем.
Есть еще более технологичные методы - удаление сосулек с помощью ультразвука и лазера. В первом случае специальное устройство формирует мощный ультразвуковой импульс, приводящий к разрушению и последующему контролируемому падению сосулек на поверхность тротуара. Во втором - используется компактный щелевой СО2 – лазер мощностью около 250 Вт в пучке. Широкому распространению обеих технологий препятствует большая начальная стоимость (от 200 евро на погонный метр защищаемого карниза), к тому же и та и другая системы не предохраняют крышу и водосток от образования льда.
Достаточно функциональным считается прибор, использующий электроимпульсный метод, В целом, сама идея прибора не нова. Изначально технология разрабатывалась для авиаторов несколько десятилетий назад для борьбы с наледью на самолетах, была впервые внедрена на отечественном самолете Ил—86 и отлично показала себя. Такой системой уже оборудованы практически все самолеты в мире.
Под поверхность, которую необходимо обезопасить от обледенения, устанавливаются индукторы в виде катушек с навитым на них проводом - при подаче электрического импульса нарастающий электрический ток создает магнитное поле, под действием которого в обшивке индуцируется вторичный импульсный вихревой ток. Взаимодействие двух токов вызывает в месте, расположенном против индуктора (который не соприкасается с обшивкой) упругую импульсную кратковременную деформацию обшивки, которая и не позволяет возникать ледовым образованиям. Величина токов подбирается таким образом, чтобы механические напряжения в обшивке не превышали её предела упругости и прочности, но при этом она была достаточной для разрушения льда. Электроимпульс, проходя по поверхности за 1-2 с, уничтожает на ней все сосульки любого диаметра и наледь, не повреждая кровли.
Электроимпульсный метод очень экономичен - в течение сезона он потребляет энергии всего на несколько десятков рублей (система включается один раз в сутки на несколько минут, потребляя при этом несколько десятков Ватт) и систему не требуется демонтировать на летний период.
Система для оборудования десяти водостоков одной кровли стоит около 3000 долларов (с учетом стоимости самого генератора, датчиков и установки). Более дорогой вариант предполагает размещение провода от основного блока по всему периметру здания, полностью исключая образование сосулек. Самый эффективный (но в то же время самый дорогой -80 долларов за погонный метр) способ - так называемый снегосброс. Под основным карнизом дома крепится дополнительный пластиковый карниз. Датчики, установленные на расстоянии одного метра друг от друга, следят за состоянием кровли, и при появлении снега система срабатывает, уничтожая наледь и сосульки, мелкие осколки которых вместе со снегом скатываются вниз, не причиняя вреда прохожим. Сам генератор прикрепляется к стене дома. Прибор экологически безвреден, он не вызывает никаких помех во всех диапазонах длин волн и, как следствие, может спокойно сосуществовать с телевизионными и другими антеннами на крышах. Надежность тоже не вызывает сомнений, учитывая требования, предъявляемые в самолетостроении.
Наш журналист встретился с автором изобретения, Игорем Анатольевичем Левиным, и выяснил, что вид кровли не имеет принципиального значения - прибор в состоянии эффективно работать на любом покрытии. Но как скажется частая деформация на металлической кровле? Дело в том, что известный из сопромата предел усталости конструкции лежит здесь гораздо выше тех величин, которые способны возникнуть при долговременном его использовании. Для того чтобы возникли на кровле какие—либо деформации, прибор должен проработать не менее ста лет, а таким сроком жизни может похвастаться далеко не каждая кровля.
Игорь Анатольевич утверждает, что если внедрить этот прибор в производство, то его себестоимость будет во много раз ниже. Кроме того, его можно будет производить в неограниченных количествах и любых размеров, вплоть до размеров, сравнимых с обычным сотовым телефоном. Однако для полного и достаточного функционирования такого прибора желательно ещё при разработке проектов закладывать систему снегосброса, а также соответствующие воронки в архитектурный проект, Это не внесёт каких—либо видимых изменений в облик здания, но существенно упростит возможность борьбы с наледью.
В Преображенском районе Москвы этой системой было оборудовано несколько десятков зданий. Прибор даже был рекомендован к установке бывшим вице—мэром Москвы В. Шанцевым, однако городские власти пока считают этот прибор дорогостоящим, хотя по расчетам он окупается уже через полтора года после установки.
Проблема обледенения крыш довольно остро стоит перед властями российских городов - несвоевременный сброс с крыш ледовых и снежных масс приводят к несчастным и смертельным случаям, порче имущества, аварийным разрушениям кровель, которых массовая и повсеместная установка антиобледенительных систем позволила бы избежать.
