Релейная защита. Виды и устройство. Работа и особенности

Согласно правилам эксплуатации электроустановок силовые устройства электрических сетей и электростанций должны быть обеспечены защитой от сбоев в эксплуатации и токов короткого замыкания. Средствами защиты являются специальные устройства, выполненные на основе реле, что оправдывает их название релейная защита и автоматика (РЗА). В настоящее время существует много различных устройств, способных в короткие сроки блокировать возникшую аварию в электрической сети, либо подать предупредительный сигнал о возникновении аварийного режима.

Релейная защита работает чаще всего совместно с автоматикой, и их устройство взаимосвязано со специфическими видами аварийных режимов сети:

Виды релейной защиты
Реле классифицируются по определенным признакам:
Релейная защита и автоматика бывают различных видов:

Дистанционная с ВЧ блокировкой, применяется для обесточивания воздушных линий при возникновении коротких замыканий.

Некоторые виды автоматики предназначены для подачи электроэнергии, в отличие от релейной защиты:
Релейная защита. Устройство

Электромеханические конструкции релейной защиты постоянно модернизируются и совершенствуются. Внедряются инновационные технологические разработки и проекты. В новейших энергетических системах объединены статические, индукционные, электромагнитные устройства с микропроцессорными и полупроводниковыми элементами.

Однако основной смысл и порядок работы релейной защиты для всех новых устройств остается неизменным. Схема структуры релейной защиты показана на рисунке.

1 — Электрический сигнал
2 — Блок наблюдения электрических процессов
3 — Блок логики и анализа
4 — Исполнительный блок
5 — Сигнальный блок

Блок наблюдения

Главной функцией этого блока является мониторинг электрических процессов, происходящих в электрической системе, путем измерений такими устройствами, как трансформаторы напряжения и тока.

Сигналы выхода на блоке могут передаваться непосредственно логическому блоку для сравнения параметров с настроенными пользователем значениями отклонений от нормальных значений, которые называются уставками. Также сигналы блока наблюдения могут сначала преобразовываться в цифровой вид, а затем передаваться дальше.

Блок логики

В этом блоке выполняется сравнение поступивших сигналов с предельными значениями уставок. Даже незначительное совпадение этих параметров между собой приводит к возникновению команды на срабатывание защиты.

Исполнительный блок

Этот блок все время находится в состоянии, готовом к срабатыванию, при поступлении команды от блока логики. При срабатывании осуществляются переключения цепи электроустановки по запланированному алгоритму, который составлен по принципу недопущения неисправностей электрооборудования и удара электрическим током работников.

Сигнальный блок

В электрической системе все процессы происходят очень быстро, поэтому человек не в состоянии воспринимать их. Чтобы сохранить происходящие в системе события, применяют специальные сигнальные устройства. Которые работают путем звукового и визуального оповещения, а также сохраняют все происходящие события в памяти устройства.

Все виды устройств после их срабатывания переводятся в исходное состояние оператором вручную. Это позволяет гарантированно сохранить информацию о действии автоматики и релейной защиты.

Принципы работы
Релейная защита может иметь нарушения в своей работоспособности, которые выражаются следующими факторами:
Чтобы исключить отказы при функционировании релейной защиты, вырабатываются специальные требования к ней при проектировании, установке, настройки с запуском в работу, и техническом обслуживании:
Принцип надежности
Этот принцип определяется:

Каждый из этих факторов имеет свою оценку.

Обслуживание и эксплуатация релейной защиты имеет три варианта надежности по срабатыванию при:
  1. Внутренних КЗ в рабочей зоне.
  2. Возникновении внешних КЗ за границей рабочей зоны.
  3. Работе без неисправностей.
Надежность устройств защиты бывает:
Принцип чувствительности

Этот принцип дает возможность определить виды предполагаемых расчетных повреждений и ненормальных режимов энергетической системы в рабочей зоне защиты.

Кч = Iкз min/Iсз

Чтобы определить его числовое значение, используется коэффициент Кч. Коэффициент рассчитывается отношением наименьшего тока короткого замыкания рабочей зоны к величине тока срабатывания. Релейная защита работает в нормальном режиме при:

Онлайн помощник домашнего мастера

Релейная защита: что это такое и когда применяется. Инструкция подключения системы и особенности расчета ее характеристик

Электрические сети служат для передачи и коммутации электроэнергии от генерирующих станций к потребителям. При эксплуатации возникают аварийные ситуации, требующие немедленного мгновенного реагирования. Нештатная ситуация может в короткий промежуток времени привести к порче большого перечня дорогостоящих комплектующих и отключению большого числа потребителей.

Потери бывают очень существенными, так как в сетях осуществляется передача энергии большой мощности. Ещё на заре электроэнергетики в конце 19 века на линии энергоснабжения начали устанавливаться первые простые системы повышения надежности.

Ими служили обыкновенные плавкие предохранители, которые срабатывали при превышении тока выше номинального и минимизировали ущерб при развитии таких нештатных режимов работы потребителей как короткое замыкание.

Современные аппараты работают по принципу реле. Они непрерывно отслеживают один или несколько параметров и при отклонении выше существенного мгновенно срабатывают и выполняют необходимые действия по коммутации схемы электроснабжения. Этот обзор раскрывает общие сведения о защите, как и для каких целей она применяется.

Первые блоки релейной защиты представляли собой простые электромеханические изделия, в которых происходило механическое размыкание контактов с помощью реле при выявлении отклонений. В современных конструкциях зачастую применяются полупроводниковые приборы, которые отключают потребителя без физического размыкания контактов. Такие изделия отслеживают множество опасных изменений в системе.

Основные требуемые характеристики релейной защиты не изменились: от них требуется мгновенное реагирование на опасные изменения, на которые человек не в состоянии быстро ответить, они непрерывно находятся в рабочем состоянии.

Благодаря им поддерживается безопасность и работоспособность энергетических систем, надежно и безопасно передается электрическая энергия. Все новые конструкции реле обладают неизменно лучшими характеристиками по сравнению со своими предшественниками.

Краткое содержимое статьи:

Классификация

Всё разнообразие приборов релейной защиты классифицируется по следующим основным признакам:

По типу подключения они бывают первичными и подключаются непосредственно в электрическую сеть. Вторичные приборы подсоединяются в неё с помощью трансформатора, дающего гальваническую развязку.

По исполнению они выпускаются электромеханическими: в них сеть замыкается и размыкается с помощью механических контактов. В современных электронных аппаратах цепью управляют полупроводники, при этом не происходит физического размыкания контактов.

По назначению оно может выполнять две задачи: логическую и измерительную функции. Логические приборы принимают решение на основе изменяющихся внешних характеристик системы. Измерительные аппараты производят только замер её значений.

По методу работы приборы классифицируются на прямые и косвенные изделия. Изделия прямого действия механически связаны с блоком отключения, а косвенные управляют механизмом отключения электропитания.

Релейная автоматика может осуществлять контроль за следующими основными параметрами линии электропередач и оборудования и при достижении опасных значений выполняет его отключение:

Максимальный ток. При достижении тока выше определенного значения срабатывает отключающее реле.

Направление мощности. Такой вид контроля помимо величины тока учитывает его направление.

Разница токов на входе и выходе в оборудование. Он бережет генераторы и трансформаторы с помощью сравнения параметров на входе и выходе. При достижении опасных характеристик производится отключение потребителей.

Контроль за масляной средой в трансформаторах. При опасных режимах работы масло в трансформаторе начитает разлагаться и испаряться. Он отслеживает начало этого процесса и отключает трансформатор до его возможного возгорания.

Логические приборы определяют места коротких замыканий и позволяют отключить опасный участок.

Пониженное и повышенное напряжение. При наличии коротких замыканий напряжение понижается. Повышение напряжения может быть вызвано ударом молнии. Любое изменение напряжения опасно для оборудования и электрических сетей. При изменении значений автоматика отключает линию.

Автоматическая разгрузка линии при снижении частоты тока в ней. При снижении частоты тока в электросети автоматика отключает часть потребителей. При повышении частоты необходимо наоборот нагружать сеть, для снижения частоты вращения генератора.

Исходя из этого перечня выполняемых задач, становится понятно, для чего нужна релейная защита. Но существуют изделия, которые осуществляют не выключение, а автоматическое подключение потребителей. Оно может осуществляться для повторного включения энергоснабжения через заданный интервал времени или для автоматического ввода резервной мощности. В этом случае в сеть вводится дополнительные генерирующие мощности для компенсации дефицита.

Устройство

Релейное управление постоянно совершенствуется, разрабатываются новые конструкции, применяются новые полупроводниковые схемы. Но принцип действия релейной защиты остается, он не зависит от прогресса.

Все аппараты состоят из четырех стандартных типовых частей. К ним относятся элементы наблюдения, логики, исполнения и сигнализации. Блок наблюдения следит за процессами и отслеживает его параметры. Блок логики принимает решение если наступает отклонение измеряемых характеристик от заданных значений. Исполнительный блок выполняет необходимые действия при подаче команды. Сигнальный блок предназначен для человека.

В сетях процессы протекают с очень большой скоростью. При наступлении события происходит сохранение информации о нем, которая доступна потом оператору. Для этого используют различные сигнальные лампы, использующие визуальное или звуковое оповещение.

Принципы проектирования

Несмотря на то, что на фото все блоки релейной защиты выглядят одинаково, выпускается они в различных конфигурациях и разными производителями. При проектировании к любым компонентам применяются одинаковые требования к работоспособности.

Чтобы оборудование исправно работало и не давало ошибочных срабатываний при проектировании необходимо придерживаться следующих четырех требований. Это надежность, чувствительность к срабатыванию, быстродействие и селективность. Надежность характеризуют следующие свойства: безотказность, ремонтопригодность, длительный срок эксплуатации и сохранность.

Чувствительность характеризует процентное превышение измеряемого параметра, необходимое для срабатывания. Быстродействие определяется сложением времени срабатывания логического блока управления и времени необходимого для выключения системы.

В некоторых случаях требуется задержка срабатывания. Для этого в него вводятся специальные реле. В большинстве случаев требуется мгновенное срабатывание. В новых выпускаемых конструкциях добиваются сокращения этого времени и достижения максимального быстродействия.

Селективность или избирательность позволяет локализовать место аварии. Благодаря резервированию неисправный участок отключается, и электроэнергия подается в обход его по исправным каналам. Конструкция устройств должна при необходимости позволять оперативно исключать аварийные участки и перенаправлять электроэнергию по резервным каналам.

Как работают релейная защита и автоматика

Первые эксперименты человека с электричеством и созданием цепей для прохождения тока сопровождались короткими замыканиями и неисправностями, во время которых приобретался опыт и знания, выявлялись закономерности протекающих процессов и вырабатывались правила эксплуатации.

На основе анализа допущенных ошибок начали создаваться устройства, предохраняющие оборудование и людей от электрического воздействия. Первыми такими приборами стали плавкие предохранители, которые перегорали при создании критических нагрузок, разрывая цепи электрического тока.

Более сложные защитные конструкции начали массово внедряться после 1891 года, когда в России по проекту Михаила Осиповича Доливо-Добровольского успешно транспортировали 220 кВт электрической энергии на 175 км с КПД в 77% на основе трехфазной системы напряжения, разработанной этим же ученым.

В основу работы защит был положен принцип реле — устройств, которые постоянно отслеживают какой-либо электрический параметр сети, а при достижении им критических величин срабатывают: резко меняют свое первоначальное состояние, коммутируя электрическую схему.

Первые устройства защит выполнялись на основе электромеханических конструкций реле, а специалистов, занимающихся их эксплуатацией стали называть термином «релейщики», который действует до настоящего времени.

Созданная в энергосистеме на основе постоянно приобретаемого опыта служба релейной защиты и автоматики (РЗА) занимается попутно другими сложными процессами:

системами управления, включающими местные, дистанционные и удаленные способы;

блокировками определенных устройств;

цепями сигнализации, позволяющими анализировать происходящие в сети события;

измерениями различных электрических величин в действующих схемах;

анализом качества произведенных замеров на основе метрологических эталонов;

некоторыми другими функциями.

Принципы построения схемы защитных устройств

Довольно громоздкая и сложная первоначальная база на основе электромеханических конструкций постоянно совершенствуется и модифицируется. Для работы защит вводятся новые технические разработки. В современных энергетических комплексах успешно сочетаются электромагнитные, индукционные, статические — полупроводниковые и микропроцессорные устройства.

Их объединяет практически не меняющийся базовый алгоритм процессов, который модернизируется для каждого конкретного случая. Основные функции защиты демонстрирует структурная схема.

Основные функции защитных устройтсв

Блок наблюдения

Его основная функция сводится к мониторингу происходящих электрических процессов в системе на основе замеров от измерительных трансформаторов тока и/или напряжения.

Выходные снимаемые сигналы с блока могут прямо передаваться логической схеме для сравнения с заданными пользователем величинами отклонений от номинальных значений, называемых уставками либо первоначально преобразовываться в цифровую форму.

Блок логики

Здесь осуществляется сравнение входящих сигналов с граничными характеристиками уставок. Малейшее совпадение между ними приводит к выдаче команды на срабатывание защит.

Блок исполнительный

Он постоянно поддерживается в готовности к срабатыванию по командам логического блока. При этом происходят переключения в схеме электроустановки по заранее предусмотренному алгоритму, исключающему повреждения оборудования и получение электротравм персоналом.

Блок сигнализации

Происходящие в системе процессы совершаются так быстро, что человек не способен их воспринимать своими органами. Для фиксации совершенных событий устанавливаются сигнальные устройства, которые используют методы визуального, звукового воздействия с сохранением в памяти схемы произошедших изменений.

Во всех конструкциях сигнализации перевод ее состояния после работы в исходное положение выполняется разово вручную оператором, что исключает потерю информации о работе защит автоматикой.

Принципы работы защит

Очень серьезное отношение к надежности и безопасности использования электроэнергии определило основные требования, которым должны отвечать системы релейной защиты. Однако они тоже являются техническими устройствами, а значит: обладают возможностями нарушения правильной работоспособности.

Отказ систем РЗА возможен при:

неисправностях внутри защит;

излишних срабатываниях, когда действие исполнительного органа не требуется;

ложной работе при отсутствии повреждений электрической системы.

Для исключения отказов в процессе эксплуатации проводится разработка проекта, монтаж, наладка с вводом в работу и обслуживание устройств релейной защиты с учетом выработанных требований к РЗА по:

избирательности с учетом иерархии схемы;

быстродействию, определяемому временем срабатывания;

чувствительностью к пусковым факторам;

Принцип селективности

Другое распространенное его название — избирательность. Эта характеристика позволяет точно выявить и локализовать место проявившейся неисправности в структурированной сети с любой иерархией.

К примеру, генератор передает электрическую энергию многим потребителям, расположенным на участках №1, 2 и 3, оборудованных своими защитами 1-2, 3-4 и 5 соответственно. При возникновении короткого замыкания внутри конечного потребителя на участке №3, токи повреждения пройдут по всем защитам схемы от источника.

Однако, в данной ситуации имеет смысл отключать конечный участок с поврежденным электродвигателем, оставляя в работе все действующие устройства. С этой целью вводятся разные уставки релейной защиты для каждой цепи на стадии проекта схемы.

Защитные устройства участка 5 должны раньше почувствовать токи неисправности и быстрее обеспечить их аварийное отключение от генератора. Поэтому в приведенной схеме величины уставок по току и времени на каждом участке уменьшаются от генератора к потребителю с соблюдением принципа: чем ближе к месту повреждения, тем выше чувствительность.

При этом выполняется принцип резервирования, учитывающий возможность отказа любых технических устройств, включая защитные системы более низкого уровня. Это значит: при неисправности защит 5 участка 3 короткое замыкание должны отключить устройства РЗА №4 или 5 линии №2, которые, в свою очередь, страхуются защитами участка №1.

Принцип быстродействия

Время отключения повреждения складывается минимум из двух факторов:

1. срабатывания защиты;

2. работы привода выключателя.

Первый параметр можно регулировать от минимального значения, обусловленного конструкцией защиты и количеством используемых элементов. Такими методами создается задержка времени на срабатывание включением в схему специальных регулируемых реле. Она используется для более дальних защит.

Близкорасположенные к месту повреждения устройства должны настраиваться на работу с минимально возможными интервалами времени на срабатывание.

Принцип чувствительности

Эта характеристика позволяет определять виды расчетных повреждений и анормальных ситуаций энергосистемы внутри действующей зоны защит.

Чувствительность устройств РЗА

Для определения ее численного выражения вводится коэффициент Кч, вычисляемый отношением минимальной величины тока КЗ для участка к значению тока срабатывания.

При этом устройства РЗА работают правильно при Icз

Противоаварийное управление

Любой блок релейной защиты не только является самостоятельной схемой, но объединяется в вышестоящие комплексы, составляющие в итоге систему противоаварийного управления энергосистемы. У нее каждый элемент взаимосвязан с другими компонентами и комплексно выполняет свои задачи.

Сокращенный перечень функций защит и автоматики демонстрирует упрощенная структурная схема.

Противоаварийное управление энергосистемы

Краткое изложение особенностей работы релейных защит и автоматики позволяет сделать вывод, что профессия релейщика требует постоянного изучения поступающего в эксплуатацию оборудования, совершенствования знаний и формирования прочных практических навыков.

Плоская кровля: преимущества, недостатки, эффективные способы отвода влаги с поверхности

Кровля считается одним из важнейших конструктивных элементов строения. От того, насколько качественно и правильно она выполнена, зависит не только его надежность, но и срок эксплуатации, а также микроклимат внутри помещений. Вариантов устройства кровли несколько. Каждый имеет свои преимущества и недостатки.

Особой популярностью пользуются плоские крыши. Какие важные технические особенности им свойственны? В чем проявляются основные достоинства и недостатки данных видов кровли? Какими дополнительными элементами они в обязательном порядке должны комплектоваться, чтобы полноценно выполнять свои функции? Об этом — более подробно.

Плоская кровля: важные конструкционные особенности

В сравнении с другими вариантами устройства крыш плоская кровля представляет собой незамысловатую конструкцию с углом наклона не более восьми градусов. Ее основа — несущая плита, поверх которой настилаются гидро-, паро- и теплоизоляционный слои, а также подходящее кровельное покрытие.

Чаще всего рассматриваемый вид крыши приемлем для торговых павильонов, жилых домов, террас, гаражей, других промышленных и гражданских объектов. Его важная преимущественная особенность – способность существенно увеличивать доступную для использования площадь.

Достоинства и недостатки рассматриваемой кровли

К основным достоинствам плоских крыш относят:

  1. простоту и скорость монтажа. Для устройства рассматриваемого варианта кровли не понадобятся брус, доски и другие пиломатериалы. Кровельный пирог настилается не на обрешетку, а на бетонные плиты. В процессе монтажных работ на плоских поверхностях исключается необходимость использования страховки, за счет этого значительно сокращаются временные затраты на выполнение работы;
  2. надежность и выносливость. Дома с плоской крышей имеют длительный срок эксплуатации, они не требуют затратного ежегодного обслуживания. Если принять во внимание все требования в ходе строительных работ, правильно установить воронки для плоской кровли и другие дополнительные элементы водостока, то можно раз и навсегда решить проблему, связанную с неэффективным отводом накапливаемой воды с поверхности;
  3. оригинальный дизайн. Рассматриваемый вариант кровли придает строению эксклюзивный и современный вид;
  4. существенные экономические выгоды. На устройство плоской крыши уйдет намного меньше материалов, кроме того они менее затратные с точки зрения расходов на проектирование;
  5. возможность выполнять помимо своих основных функций ряд дополнительных. На рассматриваемых крышах можно устроить сад, сауну, террасу, спортивную площадку;
  6. высокие теплоизоляционные свойства.

К основному недостатку плоской кровли можно отнести скопление на ее поверхности влаги, снега и других атмосферных осадков, как результат – возможные протекания. Как решить данную проблему? Попробуем разобраться.

Воронки для плоской кровли как эффективный способ борьбы с водными накоплениями

В большинстве случаев основной причиной отказа от устройства плоской крыши является их склонность к протеканиям из-за накапливания на поверхности воды или снега. При разумном подходе этот недостаток легко устраняется. Каким образом? Путем установки воронок для плоской кровли. Они надежно и герметично соединяют водоприемник с водоизолирующим настилом кровли, обеспечивая своевременный и эффективный отток влаги. Вероятность протеканий плоской крыши, оборудованной данными комплектующими элементами водостока, минимальна.

Требования, предъявляемые к воронкам

Воронки, комплектующие плоские крыши, должны отвечать следующим требованиям:

Не менее важно произвести правильно монтаж данных комплектующих элементов. Любая ошибка, допущенная в ходе работы, может повлечь за собой более серьезные проблемы.

Следует отметить, что плоская крыша более практична и функциональна в сравнении с другими видами. Если ее правильно смонтировать, приняв во внимание все важные строительные предписания, а также устроить качественный водоотвод, тогда проблем в ходе ее эксплуатации не возникнет, а расходные статьи на строительство здания будут сведены к минимуму.

Элементы плоской крыши: структура кровельного пирога и его особенности

Еще совсем недавно плоская крыша считалась прерогативой однообразных городских многоэтажек и промышленных зданий. Сейчас ситуация изменилась. Все больше частных застройщиков прибегают к этому архитектурному решению, пытаясь увеличить полезную площадь дома за счет обустройства на крыше террасы или смотровой площадки. Отличная перспектива, не так ли?

Но также она может стать настоящей головной болью, если элементы плоской крыши подобраны или расположены неправильно, с нарушением рекомендованных специалистами технологий. Чтобы не попасть впросак, разберемся в конструкциях плоских кровель, их компонентах и послойном распределении элементов.

Содержание

Какую крышу называют плоской?

Начнем с азов. На самом деле плоская кровля только визуально производит впечатление абсолютной горизонтальности. Небольшой уклон все-таки есть – 1-5° (1,7-8,7%). Визуально и при эксплуатации он совершенно не ощутим, однако позволяет атмосферным осадкам свободно стекать к точкам водосбора – в этом его основная задача.

В отличие от скатных аналогов, плоская крыша не имеет стропильного каркаса и, по сути, представляет собой горизонтальное перекрытие, опирающееся на стены постройки. Его особенность – в усиленных слоях тепло- и гидроизоляции, необходимых по причине сообщения кровли с окружающей средой.

Привлекательность плоской кровли для застройщиков обоснована следующими преимуществами:

  1. Сниженной ценой. По сравнению со скатной кровлей, плоский аналог обладает меньшей площадью, соответственно расходы на материалы – ниже.
  2. Упрощенным монтажом и дальнейшим обслуживанием. Обустройство плоской конструкции проще, чем скатной, так как передвигаться по горизонтальной плоскости легче, чем по наклонной. По этой же причине сложностью не отличаются и различные мероприятия по обслуживанию самой кровли и находящихся на ней устройств (дымоходов, вентиляторов, антенн и т.п.).
  3. Возможностью получения дополнительной полезной площади (при эксплуатируемой кровле). Поверхность плоской крыши можно с легкостью использовать в качестве террасы, прогулочной площадки и даже… сада с настоящим газоном.

Главным элементом плоской кровли является прочное основание: железобетонные плиты, профнастил или сплошная поверхность из досок, фанеры, ОСП, ЦСП (при оборудовании кровли по деревянным балкам). Само же покрытие кровли выполняется из нескольких слоев. Их количество, место расположения в конструкции и материалы изготовления зависят от назначения кровли и ее типа.

Типы плоских кровель:

Структура пирога плоской кровли

Каждый тип плоской кровли имеет свои конструкционные особенности, позволяющие применять конкретные материалы и размещать слои в определенной последовательности.

Неэксплуатируемая классическая кровля

Финишным слоем данного типа кровель является гидроизоляционное покрытие: рубероид, битумные наплавляемые материалы, полимерные мембраны, кровельная мастика. На длительное пребывание людей и эксплуатацию такая кровля не рассчитана, а потому наличие защиты гидроизоляционного слоя не предусмотрено.

Также не обязательно использование теплоизоляции. В зависимости от наличия этого слоя, неэксплуатируемые кровли делят на утепленные и неутепленные.

Утепленная кровля содержит в своей структуре теплоизолирующий слой, защищенный пароизоляцией (со стороны основания) и гидроизоляцией (с внешней стороны). Благодаря наличию утепления, данный вид кровель применяется при строительстве многих жилых, гражданских и промышленных зданий.

Слои утепленной неэксплуатируемой кровли размещают в такой последовательности (схема может незначительно варьироваться):

Основой утепленной неэксплуатируемой кровли чаще всего являются железобетонные плиты или металлический профиль, реже – основание из досок, ОСП, ЦСП, фанеры по деревянным балкам. При необходимости основание дополняют уклонообразующим слоем, задающим направление стока воды с кровли. Уклон формируют, как правило, сыпучими материалами, стяжкой (бетонной или керамзитобетонной).

На устроенное таким образом основание монтируют пароизоляционный слой, применяемый для защиты утеплителя от влажного пара, поднимающегося вверх со стороны помещения. В качестве паробарьера можно использовать полиэтиленовые и полипропиленовые пленки, пергамин, рубероид. Далее идут 1-2 слоя утепляющих материалов (минеральная вата, пенопласт, ЭППС), а поверх них – гидроизоляционный ковер из битумных материалов или полимерных мембран.

Неутепленная неэксплуатируемая кровля формируется аналогично, за вычетом двух слоев – теплоизоляционного и пароизоляционного, которые в данном варианте не нужны.

Применяемые кровельные слои:

Эксплуатируемая классическая кровля

Более сложная конструкция. Отличается от предыдущего варианта наличием верхнего прочного слоя, служащего для обустройства эксплуатируемой площадки. Как правило, для этого используют тротуарную плитку, террасную доску, гравийную или щебневую отсыпку.

Эксплуатируемую кровлю можно обустроить как над помещением гаража, так и над жилым домом. Соответственно, данная конструкция бывает утепленной и неутепленной.

Распространенная структура пирога эксплуатируемой утепленной кровли:

Один из вариантов устройства утепленной эксплуатируемой кровли (с подробным разбором всех элементов) показан в видео:

Неутепленная эксплуатируемая крыша не содержит теплоизоляции. Соответственно, пароизоляционная пленка для защиты утеплителя здесь также не применяется. В остальном – структура идентична выше рассмотренному варианту.

Инверсионная кровля

Это – частный случай эксплуатируемых и неэксплуатируемых утепленных кровель. В классической кровельной конструкции утеплитель всегда покрывается сверху гидроизоляционным барьером.

В инверсионной кровле слои перевернуты. Гидроизоляционная мембрана смещается под теплоизолятор. Если в обычной классической кровле гидроизоляционный ковер защищает утеплитель, то в инверсионном «перевертыше» — все наоборот. Теплоизоляционный слой защищает гидроизоляцию.

Подобное решение позволяет обойти один существенный недостаток традиционных кровельных конструкций: быстрое разрушение гидроизоляционного ковра от влияния перепадов температур, ультрафиолетовых лучей, атмосферных воздействий. Инверсионные крыши лишены этого недостатка, в их структуре срок эксплуатации гидроизоляционного ковра намного увеличен.

Слои плоской крыши инверсионного типа размещают в таком порядке:

Устройство инверсионной кровли выполняют по следующему принципу. Вначале на основание укладывают гидроизоляционный барьер, накрывают его утеплителем. Следом идет дренаж и геотекстиль. Верхний слой выполняет защитную функцию, часто его делают насыпным.

В структуре инверсионной кровли паробарьер не используется. Соответственно, утеплитель может пострадать от пара, идущего со стороны внутренних помещений. Сверху утеплитель тоже ничем не прикрыт от атмосферных осадков (в традиционных кровлях функцию защиты выполняет гидроизоляция, которая в этом варианте спрятана в нижний слой пирога). Поэтому к утеплителю предъявляются особые требования, в первую очередь – минимальное водо- и паропоглощение. Этими характеристиками обладают маты экструдированного пенополистирола (ЭППС) – они чаще всего и применяются в структуре инверсионных кровель.

Этапы устройства инверсионной кровли показаны в обучающем видео-ролике от компании URSA:

Обустройство системы водостоков

Как уже было сказано ранее, плоская крыша не бывает абсолютно горизонтальной, для нее характерен незначительный уклон (до 5°), использующийся для устройства системы водостоков.

Уклон формируется несколькими способами:

Уклон необходим для оборудования водостоков, которые могут быть внутренними и наружными.

При устройстве внутреннего водостока, уклон выводят к водоприемным воронкам или фитингам располагаемым по поверхности крыши. Их количество и точки расположения зависят от площади кровли, условий ее эксплуатации, количества осадков в конкретной местности. Как правило, одну воронку монтируют на 200-300 м 2 кровли.

Внутри каждой воронки вмонтирован фильтр, не допускающий попадания в водосток листьев, веток, мелких животных. Чтобы предотвратить замерзание воды, некоторые модели воронок оборудованы саморегулирующимися термокабелями. Они способствуют беспрепятственному отводу атмосферной влаги даже зимой, во время оттепелей.

Внутренний водосток, как правило, применяется для крупных промышленных зданий. В частном строительстве большее распространение получили системы наружного водооотвода. В этом случае уклон ведут от центра крыши к краям, а водосливные отверстия (переливные окна) устанавливают по углам парапета вместе с ливнеприемниками. Рекомендуется дополнять подобную систему нагревательными кабелями, так как в зимний период существует вероятность обледенения ливнеприемников и переливных окон.

Вентиляционные элементы плоской кровли

Внутри помещения, где живут или работают люди, постоянно накапливается водяной пар. Он поднимается к потолку, охлаждаясь конденсируется и скапливается в подкровельном пространстве. Влага разрушительно воздействует на все слои крыши – деревянные, металлические и бетонные. А скапливаясь в утеплителе — постепенно снижает его свойства, увеличивая затраты на отопление.

Для того, чтобы влажные пары могли выходить из кровельной конструкции, на плоской кровле устанавливают вентиляционные устройства – аэраторы. Они представляют собой пластиковые или металлические трубы разных диаметров, накрытые сверху колпаками в виде зонтиков.

На плоских крышах аэраторы располагают равномерно, по всей площади. Рекомендовано ставить их в самых высоких точках плоскости, там, где стыкуются плиты утеплителя. Обычно монтаж аэраторов выполняют при строительстве крыши, но возможно сделать это и во время ремонта. Главное, что эта мера намного повысит долговечность кровли и утепляющего материала.

В заключение хочется отметить, что все элементы кровли одинаково важны для ее последующей эксплуатации и, даже если всего один из них окажется неподходящим или будет отсутствовать, пострадает вся послойная конструкция. Поэтому к выбору вида и качества комплектации кровельного пирога необходимо отнестись со всей ответственностью.

Плоские крыши. Достоинства и недостатки

Во многих городах нашей страны до сих пор сохранились серые бетонные коробки с непривлекательными крышами. Именно они невольно всплывают в воображении, когда слышишь «плоские крыши».

На самом деле есть другой образ плоских крыш – покрашенные в белый цвет, политые сияющим солнцем домики на греческих островах или в странах Магриба.

Постепенно плоские крыши появляются и на российских просторах. И это логично – у них есть свои достоинства.

Достоинства плоских крыш

Всякая крыша, прежде всего, должна охранять внутренние помещения дома от воздействия ветров, дождей, снегов и остальных негативных внешних воздействий. Плоские крыши не исключение. В этом смысле они полностью соответствуют своему предназначению. Однако это не единственное их достоинство.

В наше рациональное время дома строятся с тем умыслом, чтобы каждый сантиметр их площади приносил пользу хозяевам. Этому условию плоские крыши отвечают на все 100 процентов – всю их площадь можно использовать с выгодой для хозяев.

К сожалению, абсолютное большинство « родовых поместий» россиян размером не более 6 соток и потому хозяевам приходится изрядно поломать голову над тем как реализовать на таком крохотном участке все свои фантазии.

На плоской крыше можно организовать:
-детскую площадку;
– террасу;
– оранжерею;
– зимний сад;
– многое другое из того чего хочется хозяевам и на что у них есть деньги.

Наличие плоской кровли означает отсутствие чердака. В том случае, когда ведется строительство дома своими руками, это экономит не только денежные средства, но и силы хозяев.

Следует, однако, заметить, что отсутствие чердака хорошо только тогда, когда утепление перекрытия верхнего этажа сделано качественно и с учетом всех нюансов. В противном случае зимой снег, лежащий на плоской кровле, будет постоянно таять. Образующаяся при таянии вода будет попадать в зазоры между частями конструкций дома, замерзать там ночь и, расширяясь, увеличивать их. Это приведет к образованию щелей и трещин, через которые вода не только попадет во внутренние помещения, но и постепенно разрушит стены дома.

Как вариант, для обеспечения нормальной вентиляции и теплоизоляции крышиn, можно устроить чердак. Он будет исполнять роль технического этажа.

Недостатки у плоских крыш тоже имеются

Недостатки плоских крыш

Конструкция плоской крыши не позволяет следить за состоянием утеплителя и герметичностью кровли. Это может привести к намоканию утеплителя и потери им своих качеств.

Однако это не самое страшное. О протечках можно узнать исключительно по пятнам влаги на потолке жилого помещения. Если это произошло летом – просто неприятно. Зимой же это становится большой проблемой в связи с тем, что производит ремонт кровли зимой не рационально.

На плоских кровлях невозможно использовать кровельные материалы штучные и листовые. Даже ондулин, имея прекрасные эксплуатационные характеристики, не может быть уложен на плоскую крышу. На них могут быть использованы исключительно материалы допускающие получение сплошного кровельного ковра.

В настоящее время к таким материалам относятся рубероид, бикрост и им подобные.

Все перечисленные материалы имеют ряд серьезных недостатков, а именно при укладке рулонных материалов практически невозможно обеспечить герметичность пароизоляционного слоя. Вследствие этого водяные пары проникают в толщу утеплителя и накапливаются в нем. С течением времени влага, скопившаяся в утеплителе, стекает вниз и образует мокрые пятна на потолке.

Кроме того, при отрицательных температурах вода замерзает, увеличивается в объеме и отрывает гидроизоляцию от основания. В процессе эксплуатации в кровельном пироге возникают трещины, образуются протечки. Эти недостатки присущи лишь плоской кровле.

Инверсионная кровля

В настоящее время разработана технология устройства плоской кровли лишенной этих недостатков. Такая кровля называется инверсионной (от латинского inversio — переворачивание).

В ней гидроизоляционный слой располагается под слоем утеплителя непосредственно на поверхности перекрытия потолка верхнего этажа дома, которое является основанием кровли.

Разработка такого типа кровли стало возможным после изобретения утеплителя нового поколения – твердого экструзионного пенополистирола. Он представляет собой теплоизоляционный материал с равномерно распределенными «замкнутыми» ячейками. Этот материал обладает следующими достоинствами:
– не впитывает воду;
– не набухает и не дает усадки;
– обладает высокой механической прочностью.

В отличие от мягкой кровли, конструкция инверсионной позволяет устроить на плоской крыше террасу, цветник или площадку для отдыха.
Впрочем, и инверсионная кровля не лишена недостатков. Она дорога, ее устройство требует участия специалистов обладающих специальными познаниями.

Однако если у хозяев дома есть желание иметь необычную крышу дома с цветников и терассой, они наверняка не побоятся дополнительных затрат.

Все о устройстве плоской кровли частного дома + технология монтажа крыши из мягкой кровли

29.03.2017 1,804 Просмотров

Конструкция плоской крыши — одна из основных характеристик здания, определяющих условия эксплуатации, срок службы и расходы на содержание и текущий ремонт.

Выбор той или иной конструкции во многом предопределяет возможности использования чердака в качестве дополнительного жилого помещения, решает вопрос с необходимостью утепления и определяет тип кровельного покрытия.

Плоская крыша — специфический вариант, не позволяющий обустроить чердак как жилое помещение (ввиду его отсутствия).

Но предлагающий массу возможностей для использования территории как вспомогательной площадки, места для размещения оборудования или как частной зоны отдыха, обособленной от внешнего пространства.

В этом отношении плоская крыша может предоставить множество интересных возможностей, но при ее использовании имеются свои ограничения.

Устройство плоской кровли — особенности

Основная особенность плоской крыши — почти горизонтальная поверхность. Уклон таких поверхностей низок — до 8 градусов, он нужен лишь для стока дождевой или талой воды.

По условиям расположения плоскости имеется практически нулевая ветровая нагрузка (при правильном устройстве без свисающих краев) при максимальной снеговой.

При этом, конструкция кровли имеет сложное многослойное строение, обеспечивающее герметичность покрытия и работоспособное состояние утеплителя.

Наиболее благоприятные условия эксплуатации плоских крыш:

Применение плоских крыш на жилых зданиях более свойственно южным районам, где проблема высоких снеговых давлений в зимнее время отсутствует.

Строение кровельного пирога

Какого-то определенного, классического состава кровельного пирога плоской крыши не существует. Строение слоев чаще всего основывается на следующих факторах:

Решающим фактором, определяющим состав крыши с самого начала строительства, является назначение крыши. От него зависит, какой материал нужен для строительства перекрытия, каким именно образом оно будет утепляться, каков в данном случае оптимальный материал покрытия.

Утепление плоской крыши из мягкой кровли производится снаружи, поскольку такой способ намного удобнее и надежнее с позиций герметичности пирога.

Общая технология утепления выглядит так:

Это — общий план, на практике он часто дополняется или усложняется с целью более надежной защиты от проникновения воды или образования мостиков холода.

Один из вариантов устройства плоской крыши — инверсионная кровля. Это — относительно новый вид конструкции пирога, учитывающий недостатки обычных вариантов.

Дело в том, что распространенной бедой плоских крыш является просачивание воды через утеплитель в перекрытие и появление пятен и разводов.

Для устранения этого явления используют инверсионную кровлю, когда между перекрытием и утеплителем устанавливается надежный гидроизолирующий ковер (часто многослойный).

Состав пирога строится таким образом:

Поверх балластного слоя при необходимости можно уложить жесткое покрытие для сохранности равномерной толщины балласта и удобства передвижения.

Инверсионный кровельный пирог

Основа кровли — дерево или бетон?

В качестве основы для плоской крыши может быть использовано дерево или бетон. Оба варианта допустимы, но не взаимозаменяемы.

Так, деревянная основа применяется для небольших строений, чаще всего хозяйственного назначения.

Если не имеется отопления, то такая крыша не утепляется, делается простая стропильная система и поверх укладывается кровельное покрытие. Тем не менее, деревянные перекрытия используются и для жилых домов.

Это связано с желанием облегчить крышу, снять лишнюю нагрузку со стен (например, при каркасном методе строительства).

Чаще всего, для используемых крыш жилых домов в качестве основы используют бетонную плиту. Такое перекрытие имеет ряд существенных преимуществ:

Поскольку утепление плоской кровли производится снаружи, то нижняя поверхность бетонного перекрытия (потолок верхнего этажа) будет открытой, что позволяет использовать любой доступный вид отделки — от простого окрашивания до установки натяжного потолка.

Если же перекрытие сделано из дерева (балок), то отделка должна производиться с учетом возможной деформации — «провисания» потолка от имеющихся нагрузок.

Фото основ крыши в разрезе:

Плоские крыши: устройство частных домов

Состав кровельного пирога никогда не выбирается случайным образом. Основным критерием выбора является общее назначение крыши:

В зависимости от назначения крыши выбирается тип перекрытия, который, в свою очередь, во многом определяет оптимальный тип кровельного материала. Поэтому состав кровельного пирога может иметь свои, индивидуальные особенности.

Так, для плоской крыши хозяйственной постройки будет достаточно:

Для эксплуатируемой крыши, которая используется как площадка для установки солнечных батарей, тарелок спутникового телевидения или иного оборудования, состав гораздо сложнее:

В данном случае наружным покрытием служит тротуарная плитка, как прочный и дешевый материал.

Схема пирога для создания зеленой крыши:

В данном случае имеется многоступенчатая гидрозащита, надежно отсекающая материал утеплителя от верхнего грунтового слоя. Такая отсечка, на первый взгляд, слишком сложная, необходима для гарантированного создания надежного барьера для воды.

Грунт является активным аккумулятором влаги, которая обязательно просочится в нижние слои, поэтому сложность состава пирога вполне оправдана.

Чем покрыть плоскую крышу

Материал для покрытия плоской крыши выбирается исходя из ее назначения.

Неиспользуемые поверхности чаще всего накрывают рубероидом с герметизацией стыков жидким битумом.

В последнее время появилось большой количество подобных материалов с улучшенными характеристиками, позволяющими надежнее защитить кровельный пирог.

Эксплуатируемые поверхности требуют более жесткого и прочного покрытия. При этом, задача герметичной отсечки утеплителя от внешних воздействий не снимается, поэтому чаще всего поверх мягкой кровли укладывается песчано-цементная подушка и рабочий слой — тротуарная плитка.

Монтаж эксплуатируемой плоской кровли

Как сделать плоскую крышу? Прежде всего необходимо определиться основными параметрами — типом крыши, устройством водостоков и т.д. Рассмотрим вариант монтажа эксплуатируемой плоской кровли с бетонным перекрытием и наружным водоотведением при помощи желобов:

  1. Поверхность перекрытия покрывается слоем уклонообразующей бетонной стяжки (разуклонки). Для экономии бетона сначала насыпается с уклоном слой гравия, после чего поверх укладывается стяжка. Поскольку этот этап относится к «мокрым» работам, то поверхность перекрытия рекомендуется покрыть слоем праймера или подобного материала.
  2. Укладка паро- гидроизоляции. В качестве материала можно использовать различные наплавляемые пленки, или рулонные мембраны. Укладка внахлест, стыки проклеивать скотчем.
  3. Слой утеплителя. Используется либо каменная минвата, либо экструдированный пенополистирол. Укладка утеплителя производится в несколько слоев, минимум — 2 слоя. Такое требование вызвано необходимостью исключения проникновения холода сквозь щели в стыках утеплителя.
  4. Поверх утепляющего слоя укладывается слой гидроизоляции.
  5. Засыпка балластного слоя — гравий, песок и т.д. Роль этого слоя двойная: защита пленочного покрытия и отвод воды, поступающей от таяния снегов или от осадков в летнее время.
  6. Поверх балластного слоя при необходимости может быть уложен слой тротуарной плитки для удобства ходьбы по поверхности. В этом случае понадобится дополнительный песчаный подготовительный слой, непосредственная подложка под плитку.

Указанная последовательность — один из вариантов, существует множество подобных методик, равнозначных по результату, но различающихся в деталях.

Устройство плоской кровли, традиционно считающейся принадлежностью вспомогательных построек, может быть осуществлено таким образом, чтобы поверхность кровли превратилась в дополнительную площадку, которую можно использовать для различных нужд.

В зависимости от климатических условий местности, поверхность плоской крыши превращают в зеленую лужайку, в техническую зону для размещения оборудования, в зону отдыха.

Все варианты эксплуатируемой кровли требуют тщательного обустройства и дорогостоящих материалов. Качественный результат напрямую зависит от квалификации людей, производящих работы и от финансовых возможностей владельца дома.

Но не забывайте, что вы можете своими руками построить плоскую крышу.

Вложения в оборудованную используемую плоскую крышу оправдаются лишь в регионах с короткими мягкими зимами и низким среднемесячным уровнем осадков. Все остальные вопросы решаемы и серьезных проблем не вызывают.

Читайте также:  Основные правила оформления детской комнаты по фэн-шуй

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *