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Dachrinnenheizung, Außenanwendungen

09.05.2011
Dachrinnenheizung, Außenanwendungen

Außenanwendungen

Im realen Leben entsteht sehr oft die Notwendigkeit, unterschiedliche Anwendungen vor Schnee, Eis und Vereisung zu schützen – meistens bei Dachrinnen, Ableitungen und Kehlen oder Außenflächen (Gehsteige, Wege, Treppen, usw.). Diese Anforderungen treffen wir im privaten sowie industriellen oder gewerblichen Anwendungen. Dank einfacher Lösung und praktisch keinen Wartungsanforderungen haben hier gerade die elektrischen Heizkabel die Monopolstellung – andere Heizsysteme werden in der Praxis zum Frostschutz nicht verwendet.


 

Beheizung von Verkehr

Mit Heizkabeln kann jede Verkehrswegfläche geschützt sein – Gehsteig, Weg, Auffahrtsrampen, Treppen, usw. Für diese Anwendungen werden spezielle Heizkabel verwendet – robuste Konstruktion mit verflochtner Resistenz und Stromverbrauch von 20-30 W/m. Die Beheizung kann aus dem Heizkreis sowie Heizmatte realisiert werden. Bei den Begehverkehrswegen wird das Heizelement in Sandbett oder in Betonfläche, bei Treppen, Terrassen, usw. in Klebekitt angebracht. Bei den befahrbaren Verkehrswegen wird es eindeutig empfohlen, das Heizelement in Betonplatte anzubringen, welche das Heizkabel vor Beschädigung während der Belastung des Verkehrswegs durch Automobil schützen wird.


Für die Beheizung von Außenflächen wird der flächige Stromverbrauch von 300 W/m² installiert. Eine so große Leistung ist für richtige Funktion des Systems auch bei sehr tiefen Temperaturen notwendig. Sehr wichtig ist auch richtige Regelung – s. Kapitel Regelung der Heizsysteme ECOFLOOR – die das Heizsystem schon in der Zeit in Betrieb setzt, wann die Vereisungsgefahr entsteht. Also die Regelung, welche nicht nur die Temperatur sondern auch die Feuchtigkeit in der überwachten Fläche aufnimmt. Falls das System manuell gesteuert wird und vom Benutzer erst dann in Betrieb gesetzt wird, wann die Fläche schon mit einer Schneeschicht bedeckt ist, kann das Abtauen auch mehr als 12 Stunden dauern (gemäß Stärke der Schneeschicht). Es ist nötig zu wissen, dass das Heizkabel im Boden angebracht ist, der sich durch riesige Fähigkeit, die Wärme aufzuspeichern, auszeichnet und dass es große Energiemenge zur Umwandlung von Schnee in Wasser notwendig ist – sog. latente Wärme. Die Installation einer zusätzlichen Wärmeisolierung in die Struktur ist bis kleinen Ausnahmen unwirksam – s. Kapitel Wärmeisolierungen von Außenanwendungen.

Beheizung von Dachanwendungen

Weil es in einigen geographischen Breiten in der Wintersaison bei vielen Gebäuden zu Eisanhäufung in Dachrinnen und Ableitungen kommt, gehören die Frostschutzsysteme mit Heizkabeln zu gesuchten Anwendungen. Die Eisbildung ist durch zwei Sachen verursacht:

  • Nach Sonnenbestrahlung des Dachs kommt es zum Schneeabtauen und das Abflusswasser sammelt sich in Rinnen an, wo es allmählich zufriert.
  • Bei unperfekter Isolierung von Dachzimmern wird die Dachkonstruktion durch die Abwärme erwärmt – wieder kommt es zur Schneeschmelze auf dem Dach und zu allmählichem Wasserzufrieren in Dachrinnen.

Nachdem der Wasserabfluss völlig zugefroren ist, beginnt sich eine Eisschicht in Dachrinnen zu bilden und dann beginnt das über den Dachrinnerand fließende Wasser die sich zu Eiszapfen zu bilden. Oft haben sie so großes ein Gewicht, dass sich die Rinne deformieren. Das nicht abfließende Wasser kann auch unter das Dachdeckmaterial aufsteigen oder auf die Fassade fließen, wo sie zufriert und große Schäden verursachen kann.


Es ist ideal, die Dachrinnenbeheizung und Dachableitungsbeheizung mittels elektrischer Heizkabel zu schützen. Aus Preisgründen werden vorwiegend die Widersandsheizkabel verwendet, es ist doch möglich die auch selbstregulierenden Kabel zu verwenden. Die Mindestlänge der Widerstandsheizkabel ist ca. 8m, deshalb können die selbstregulierenden Heizkabel auch mehr geeignet sein, falls ein kurzes Kabel erwünscht ist. Achtung – auch den selbstregulierenden Kabeln muss die Regelung übergeordnet sein – s. Regelung der Heizsysteme ECOFLOOR. Für übliche Dachrinnen und Ableitungen (mit dem Durchmesser bis 150 mm) wird der Stromverbrauch von 30-40 W/m installiert, in den Seehöhen von etwa 1000 m dann 60 W/m und mehr (nach Beurteilung der Ortsverhältnisse) Es ist günstiger ein Kabel mit niedrigerem Stromverbrauch zu verwenden und dieses in die Dachrinne oder Ableitung zweimal der sogar dreimal zu installieren (es wird dadurch eine größere Fläche gedeckt), als ein leistungsfähigeres Kabel verwenden und nur eine Ader installieren. Für die Befestigung des Kabels in der Dachrinne sowie Ableitung werden Kunststoffschellen oder Stahldrahtseilen mit Schellen verwendet.



Es ist auch möglich, die Dächer vor Vereisung zu schützen – Dachkehlen, Dachränder, usw. Hier wird das Kabel in solchen Abständen installiert, dass der flächige Stromverbrauch ca. 200 W/m² beträgt, bei den Seehöhen von ca. 1000 m dann mindestens 250 W/m².


Ziemlich problematisch ist die Befestigung der Kabel auf Dächern. Allgemein ist es nicht möglich, in das Deckmaterial Löcher zu machen, zu löten oder schweißen, damit die Isolierungspappen unter dem Dachmaterial nicht beschädigt werden. Dieses Problem wird also bei den einzelnen Anwendungen individuell gelöst – z.B. mittels Stahldrahtseilen.

Eine interessante Alternative ist das Verkleben der Befestigungselemente (Dachverankerungen „C“, Kunststoffleisten) mittels zweiseitigen Klebebands der Gesellschaft 3M. Es handelt sich um das Schaum-Akrylband Typ 4611F (Breite 19mm, Aufwicklung 3m):
 
  • Die Endelementen (Blechteile des Dachs, Dachrinnen, Kehlen, Dachverankerungen C) sind zuerst von Schmutz und Fett zu reinigen, und zwar mittels technischen Alkohols oder Verdünner Aceton (technisches Benzin ist ungeeignet, es hinterlässt Stoffe auf den Metallteilen, welche die Adhäsion der Akrylbänder verschlechtern), die Kunststoffelemente (Befestigungsleisten, Kunststoffrinnen) sind darüber hinaus auch mit einer Schicht des Anstrichs mit selbstätzendem Adhäsivum PRIMER zu versehen, und zwar in der Stelle des Verklebens des Akrylbands.

Wie bei der Beheizung von Freiflächen ist auch bei den Dachanwendungen die richtige Regelung sehr wichtig, welche nicht nur die Temperatur, sondern auch die Feuchtigkeit aufnimmt. Falls das Heizkabel vom Benutzer manuell gesteuert wird und erst bei einer höheren Eisschicht in Betrieb gesetzt wird, bildet sich eine Höhle (Tunnel) im Eis, wodurch eine Lufthülle um das Kabel herum entsteht, welche sich als die Wärmeisolierung verhält. Obwohl das Kabel im Betrieb ist, taut die Vereisung nicht ab und die Anwendung ist nicht funktionell.
 

Wärmisolierungen der Außenanwendungen

Die Benutzer stellen oft die Frage, ob die Wirksamkeit der Außenanwendungen - Verkehrswegsbeheizung - durch Anbringung einer geeigneten Wärmeisolierung in die Struktur verbessert werden kann. Leider nicht - in der Wintersaison könnte diese Isolierung das Durchwärmen der Oberschicht und dadurch auch die Schneeschmelze beschleunigen, in der Übergangszeit würde sie aber die in der Erdrinde gespeicherte Wärme isolieren, so dass sich die Vereisung auch im Frühling und Herbst bilden würde, wann der Boden noch nicht standardmäßig durchgefroren ist. Die Wärmeisolierung ist nur in jenen Anwendungen von der Bedeutung, wann die beheizte Fläche den Umweltbedingungen von allen Seiten ausgesetzt ist. Zum Beispiel bei der Außentreppe, deren Treppenwangen sich über dem Terrain befinden, können die Stufen aus der Unterseite isoliert werden, damit die unerwünschten Wärmeabwanderungen verhindert werden.

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