Beheizte Zufahrten - Schneeschmelzsysteme für Beton

Site Uponor Apple Valley, MN

Uponor (früher Wirsbo)

Betonzufahrten bieten viele Vorteile gegenüber Asphalt, einschließlich einer längeren Lebensdauer, einer längeren Lebensdauer und einer geringeren Wartung. Im Winter, wenn die Temperaturen sinken und der Schnee fliegt, müssen Beton- und Asphaltoberflächen gleichermaßen gewartet werden: Beide erfordern häufiges Schaufeln und Enteisen. Oder doch?

Einige Hausbesitzer und Unternehmen halten ihre Betonaußenflächen das ganze Jahr über wartungsfrei und sicher, indem sie beheizte Zufahrten mit Eis- und Schneeschmelzsystemen installieren. Diese Schneeschmelzsysteme in der Platte verhindern nicht nur das Pflügen, das Schaufeln und das Verschütten von Eis, sondern verhindern auch mögliche Schäden am Beton, die durch Schneeräumgeräte und ätzende Enteiser verursacht werden.



Obwohl Bauunternehmer diese Systeme normalerweise vor dem Einbringen des Betons in neue Platten einbauen, können die Heizelemente auch in vorhandene Platten nachgerüstet werden.

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VORTEILE VON AUFFAHRTSHEIZUNGSSYSTEMEN

Schneeschmelzsysteme sind sowohl für den gewerblichen als auch für den privaten Gebrauch beliebt. Hier sind einige gängige Anwendungen:

  • Aus Bequemlichkeit. Eigentümer von High-End-Häusern installieren die Systeme in all ihren Außenplatten - einschließlich Auffahrten, Gehwegen, Stufen und Terrassen -, um das Schaufeln vollständig zu vermeiden.
  • Um Krisenherde anzuvisieren. Hausbesitzer, die es sich nicht leisten können, die Systeme in all ihren Außenbetonplatten zu installieren, verwenden sie nur dort, wo die Ansammlung von Schnee und Eis ein Problem darstellt. Dies kann in den Radspuren einer Auffahrt, im vorderen Gehweg und in den Stufen oder in Auffahrten mit steilen Steigungen erfolgen.
  • Reduzierung der Schneeräumungskosten und Haftung. Geschäftsinhaber verwenden die Systeme in Einkaufszentren, Parkplätzen, Autowaschanlagen, Gehwegen und Laderampen, um die Kosten für das Schneeräumen zu senken und Rutsch- und Sturzunfälle zu vermeiden.

DIE VIER SCHLÜSSELKOMPONENTEN VON SCHNEESCHMELZSYSTEMEN

Im Allgemeinen sind zwei Arten von Schneeschmelzsystemen für die Verwendung in Außenplatten der Klasse verfügbar: hydronisch und elektrisch . Beide basieren auf vier Schlüsselkomponenten, um die gesamte Plattenoberfläche in eine Strahlungswärmequelle umzuwandeln.

  1. Ein Heizelement, das in die Platte eingebettet ist.
  2. Sensoren zur Erfassung von Außenlufttemperaturen und Feuchtigkeit.
  3. Eine Stromquelle.
  4. Eine Steuerung zum Zusammenbinden des Heizelements, der Sensoren und der Stromquelle.

HYDRONISCHE SCHNEESCHMELZSYSTEME

Das Heizelement in einem Hydroniksystem ist ein Schlauch mit geschlossenem Regelkreis aus einem flexiblen Polymer (typischerweise einem vernetzten Polyethylen) oder einem synthetischen Kautschuk, der eine Mischung aus heißem Wasser und Propylenglykol (Frostschutzmittel) zirkuliert, ähnlich wie die in verwendete Mischung ein Autokühler. Die Flüssigkeit wird auf Temperaturen von 140 bis 180 ° F erwärmt, um ausreichend Wärme für das Schneeschmelzen bereitzustellen.

Der Schlauch hat einen Durchmesser von 1/2 bis 3/4 Zoll und ist flexibel genug, um sich in verschiedene Layoutmuster zu biegen. Es ist auch für eine lange Lebensdauer ausgelegt. Der Schlauch widersteht Chemikalien und Korrosion und wird bei hohen Betriebstemperaturen nicht weich oder bei niedrigen Außentemperaturen spröde. 'Wir gewähren 25 Jahre Garantie auf die Leistung unseres Produkts', sagt Bill Bailey von Lee Hydronics, einem Installateur von Hydronikschläuchen.

Schneeschmelzsystem, Strahlungsrohrstandort Uponor Apple Valley, MN

Mit freundlicher Genehmigung von Uponor.

Schneeschmelzsystem, Standort des Eisschmelzsystems Uponor Apple Valley, MN

Mit freundlicher Genehmigung von Uponor.

Anforderungen an die Wasserkraft

Die Wärmequelle - normalerweise ein Warmwasserbereiter oder Kessel - kann von jeder Energiequelle gespeist werden, die die Btu-Anforderungen des Systems erfüllt, einschließlich Erdgas, Strom, Öl, Holz oder sogar Solarkollektoren. Für das Schmelzen von Wohn- und Gewerbeflächen empfiehlt Bailey die Bereitstellung von etwa 100 bis 150 Btu pro Quadratfuß Plattenoberfläche. Eine an leicht zugänglichen Stellen installierte Umwälzpumpe und Vor- und Rücklaufverteiler leiten das Wasser zwischen Wärmequelle und Schlauch.

Elemente eines erfolgreichen Betriebs von hydraulischen Heizsystemen

Der erfolgreiche Betrieb eines hydronischen Heizsystems hängt vom richtigen Rohrabstand und der richtigen Anordnung ab. Da das heiße Wasser beim Durchgang durch die Platte Wärme abgibt, empfehlen die Hersteller normalerweise, die Rohre spiralförmig oder schlangenförmig zu verlegen, um die Wärme gleichmäßig zu verteilen. Der Rohrabstand hängt von mehreren Faktoren ab, einschließlich der gewünschten Schneeschmelzrate, der unter der Platte verwendeten Isolationsmenge und der erwarteten Wärmeverlustrate. Ein typischer Abstand für eine Außenplatte in der Klasse beträgt 6 Zoll in der Mitte, was zweckmäßigerweise dem 6-Zoll-Gittermuster der Schweißdrahtverstärkung entspricht. In einigen Anwendungen können jedoch engere Abstände erforderlich sein.

ELEKTRISCHE SCHNEESCHMELZSYSTEME

Anstelle von heißem Wasser verwenden elektrische Systeme heiße Drähte, um Fahrbahnoberflächen zu erwärmen. Die Drähte sind von Isolationsschichten, einem Kupfererdungsgeflecht und einem schützenden Außenmantel aus PVC oder Polyolefin umgeben, um ein flexibles Kabel mit einem Durchmesser von etwa 1/8 bis 1/4 Zoll zu bilden. Das Kabel kann auf die Baustelle zugeschnitten oder gespleißt werden, um verschiedenen Layouts zu entsprechen.

Zur Vereinfachung der Installation sind auch vorgefertigte Matten mit den darin eingebetteten Kabeln erhältlich. Einige Hersteller können die Matten für bestimmte Anwendungen anpassen.

Betonrechner in Quadratfuß

Strombedarf

Um Schnee effizient zu schmelzen, sollte das Kabel etwa 36 bis 50 Watt Heizleistung pro Quadratfuß Plattenoberfläche liefern. Abhängig von den Abmessungen des zu beheizenden Bereichs müssen Hausbesitzer möglicherweise ihre Schalttafel aufrüsten oder einen separaten Schaltkreis installieren, um genügend Strom zu liefern.

'Um eine 1.000 Quadratmeter große Auffahrt mit 36 ​​Watt pro Quadratfuß zu heizen, wären 156 Ampere Strom (36.000 Watt geteilt durch 230 Volt) erforderlich', sagt Rodney Blackburn vom Warm Floor Center, einem Installateur von elektrischen Heizkabeln für den Wohnungsmarkt. 'Um die Betriebskosten zu senken, installieren einige Hausbesitzer die Kabel einfach in den Reifenspuren einer Auffahrt', fügt er hinzu.

Warm Floor platziert die Kabel normalerweise 3 bis 5 Zoll in der Mitte, wodurch 2 bis 4 Zoll Schnee pro Stunde schmelzen, sagt Blackburn. Für eine gleichmäßige Erwärmung sollten die Kabel in einem Serpentinenmuster angeordnet sein, das über die kürzeste Abmessung der Platte verläuft. Obwohl das Elektrokabel im Beton vergraben ist, enden beide Enden des Kabels in einer oberirdischen wetterfesten Anschlussdose für einen einfachen Zugang.

HYDRONIC vs ELECTRIC: VERGLEICHSTABELLE ZUM SCHNEESCHMELZENDEN SYSTEM

Hydronic Elektrisch
Vorteile Höhere Flexibilität bei den Stromquellenoptionen, was zu niedrigeren Betriebskosten führen könnte. Es ist weniger Aufwärmzeit erforderlich, damit das System schneller reagiert.
Nachteile Die Installationskosten können höher sein, insbesondere wenn ein separater Warmwasserbereiter oder Kessel installiert werden muss. Für die Stromversorgung des Systems kann nur Strom verwendet werden, sodass die Betriebskosten möglicherweise höher sind.
Weitere Wartungsarbeiten sind erforderlich. Der Propylenglykol-Flüssigkeitsstand muss regelmäßig überprüft werden. Möglicherweise muss ein separater Stromkreis installiert werden.
Die Reaktionszeit ist langsamer. Das System erfordert möglicherweise einen konstanten Leerlauf.

WAS ZU BEACHTEN IST, WENN SIE EIN SCHNEESCHMELZSYSTEM WÄHLEN

Auftragnehmer und ihre Kunden müssen viele Faktoren berücksichtigen, bevor sie die Art und Größe des Schneeschmelzsystems auswählen, das für eine bestimmte Anwendung am besten geeignet ist. Ein Systemdesign, das in einer Stadt gut funktioniert, kann in einer anderen Stadt unzureichend sein.

'Nicht alle Schneeschmelzsysteme sind gleich', sagt Larry Drake von der Radiant Professionals Alliance , eine Organisation für Auftragnehmer für Strahlungsheizung und -kühlung, Großhändler und Hersteller. Er bietet die folgenden Tipps für kluge Planungs- und Auswahlentscheidungen.

  • Nebenkosten und Verfügbarkeit:
    Die Kosten und die Verfügbarkeit von Versorgungsunternehmen variieren landesweit stark. Der Eigentümer sollte die Stromkosten im Vergleich zu anderen Stromoptionen wie Propan, Öl, Erdgas und Solar berücksichtigen. 'Mit einem elektrischen System können Sie nur Strom verwenden', sagt Drake. 'Mit einem Hydroniksystem können Sie jede verfügbare Stromquelle verwenden, sei es Erdgas, Propan, Solar oder sogar Elektrizität.'
  • Platzverfügbarkeit:
    Ein elektrisches System wird einfach in eine Anschlussdose eingesteckt. Für ein Hydroniksystem muss der Eigentümer über ausreichend Platz für den Warmwasserbereiter oder Kessel, die Umwälzpumpe und den Verteiler verfügen.
  • Benutzererwartungen:
    Erwartet der Eigentümer, dass die Auffahrt oder der Bürgersteig jederzeit schneefrei ist, oder ist ein allmähliches Schmelzen innerhalb weniger Stunden nach Schneefall akzeptabel? Ersteres führt zu höheren Kosten für Ausrüstung, Installation und Betrieb.
  • Abfließen:
    Wurden Vorkehrungen getroffen, wo der geschmolzene Schnee abfließen wird? In einigen Fällen muss möglicherweise ein Entwässerungssystem installiert werden, insbesondere wenn starke Schneefälle zu erwarten sind.
  • Nachrüstung:
    Wenn das Schneeschmelzsystem in eine vorhandene Platte eingebaut werden soll, ist es einfacher, ein Elektrokabel nachzurüsten, da es einen kleineren Durchmesser hat. 'Sie können den Beton rillen und die Kabel in die Rillen legen', sagt Drake. Für Hydronikrohre ist eine stärkere Betonentfernung erforderlich.
  • Instandhaltung:
    Ein Hydroniksystem erfordert typischerweise mehr Wartung. Zusätzlich zur Wartung des Kessels und der Pumpe müssen Sie den Propylenglykol-Flüssigkeitsstand regelmäßig überprüfen, genau wie das Frostschutzmittel in einem Auto, erklärt Drake.

BEHEIZTE EINFAHRTKOSTEN

Die Kosten für den Betrieb von Schneeschmelzsystemen variieren stark in Abhängigkeit von der Größe des zu behandelnden Gebiets, den örtlichen Versorgungskosten, den durchschnittlichen Gesamtstunden des Schneefalls und der Geschwindigkeit, mit der der Systembenutzer den Schnee schmelzen möchte. Je größer die beheizte Fläche ist und je mehr Schnee vorhanden ist, desto höher sind natürlich die Betriebskosten. Außerdem kann ein System, das in einem kälteren Klima verwendet wird, eine höhere Leistung (für Elektrizität) oder mehr Btu (für Hydronik) erfordern als ein ähnliches System, das in einem wärmeren Klima verwendet wird.

Watt Heatway Laut einem Anbieter von Hydroniksystemen liegen die jährlichen Betriebskosten zwischen 12 und 25 Cent pro Quadratfuß. Im Durchschnitt würde es also jeden Winter 120 bis 250 US-Dollar kosten, Schnee von einer 1.000 Quadratmeter großen Auffahrt zu schmelzen.

Abhängig von den örtlichen Versorgungskosten kann der Betrieb elektrischer Systeme noch mehr kosten. EasyHeat , ein Anbieter von elektrischen Schneeschmelzmatten, sagt, dass die saisonalen Kosten für die Erwärmung einer 1.000 Quadratmeter großen Platte auf 50 Kilowatt in Gebieten mit leichtem Schneefall (50 Zoll pro Jahr oder weniger) etwa 276 US-Dollar und in Gebieten mit durchschnittlichem Schneefall 692 US-Dollar betragen werden (50 bis 100 Zoll). Diese Schätzungen basieren auf durchschnittlichen Kilowattkosten pro Stunde von 6,92 ¢.

Auch die Material- und Installationskosten variieren stark. Für das elektrische System von Warm Floor Centers kosten die Materialien laut Blackburn allein 4 bis 6 US-Dollar pro Quadratfuß. Das Lee Hydronics-System kostet etwa 5 bis 10 US-Dollar pro installiertem Quadratfuß. 'Die größte Variable ist, wie weit sich der eingebettete Schlauch von der Stromquelle entfernt befindet', behauptet Bailey. Je weiter die Versorgungsunternehmen entfernt sind, desto höher sind die Installations- und Betriebskosten.

INSTALLIEREN UND BETRIEBEN VON SCHNEESCHMELZSYSTEMEN

Die meisten Komponenten von Schneeschmelzsystemen, insbesondere die Stromquelle und die Steuerungen, werden von einem Installateur (für Hydronik), Elektriker oder HLK-Unternehmen installiert. Betonbauer werden jedoch häufig einbezogen, wenn es Zeit ist, die Heizelemente in die Platte einzubetten. Die Verfahren sind für beide Systemtypen ähnlich.

  • Legen Sie den Schlauch oder das Kabel vor dem Betonieren im vorgegebenen Abstand aus.
  • Befestigen Sie es mit Nylon- oder Kunststoff-Zugankern oder -Clips, die nicht korrodieren, am geschweißten Drahtverstärkungsnetz.
  • Verwenden Sie Plastikstühle, um das Drahtgeflecht so zu stützen, dass sich der daran befestigte Schlauch oder das Kabel etwa 5 cm unter der fertigen Plattenoberfläche befindet.
  • 'Eine minimale Betondeckung von 2 Zoll bietet eine gute Reaktionszeit', sagt Bailey. Wenn das Heizelement tiefer in die Platte eingebettet ist, dauert es länger, bis die Wärme die Oberfläche erreicht, wodurch Energie verschwendet wird.

Bei Dehnungsfugen, bei denen die Bewegung der Platte zu Belastungen führen kann, müssen besondere Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden. „Wir verlegen ein elektrisches Kabel von der ersten Platte, bilden eine 6-Zoll-Schleife in den Sandgraben unter der Dehnungsfuge und führen das Kabel dann in die nächste Platte. Dies ermöglicht die Bewegung der Platten ohne Beschädigung des Kabels “, erklärt Blackburn. Bailey empfiehlt, Hydronikschläuche so mit Rohrisolierungen zu umwickeln, dass sie sich durch Dehnungsfugen erstrecken. 'Der Schlauch kann die lineare Dehnung an Dehnungsfugen aufnehmen. Das Problem ist die Scherbewegung', sagt er. 'Die Isolierung wirkt als Kissen, wenn die Platten nach oben oder unten steigen.'

Sowohl elektrische als auch hydronische Systeme müssen vor und während des Betonierens geprüft werden, um sicherzustellen, dass die Heizelemente während der Installation nicht beschädigt wurden. Bei Hydroniksystemen wird der Schlauch gemäß den Empfehlungen des Herstellers mit Druckluft oder Wasser druckgeprüft. Bei elektrischen Systemen ist ein Ohmmeter am Kabel angebracht, um den Messwert mit dem Werkswert zu vergleichen, der auf dem UL-Etikett des Kabels angegeben ist.

Systemsensoren und Steuerungen

Schneeschmelzsysteme können manuell oder automatisch gesteuert werden. Automatische Steuerungen verwenden Sensoren, um das Heizelement auszulösen und um zu bestimmen, wann es Zeit zum Abschalten ist. Der Benutzer muss nicht in der Nähe sein, um die Steuerungen zu aktivieren. Die Sensoren messen die Lufttemperatur und den Feuchtigkeitsgehalt. Wenn sie das Vorhandensein von Feuchtigkeit bei fast gefrorenen Lufttemperaturen feststellen, schaltet sich das System automatisch ein und erhöht die Betonoberflächentemperatur auf etwa 45 F. Wenn der Niederschlag aufhört oder die Lufttemperatur steigt, schaltet sich das System aus. Über einen Override-Schalter kann der Benutzer das System bei Bedarf manuell steuern.

Bei starkem Schneefall kann eine zusätzliche Aufheizzeit erforderlich sein, wenn sich der Schnee schneller ansammelt, um ihn vollständig zu entfernen. Sensoren können in der Fahrbahn, die beheizt wird, an einem nahe gelegenen Pfosten oder an einem nicht wettergeschützten Ort, z. B. an einem Garagenüberhang oder Dach, angebracht werden. Anspruchsvollere Systeme können über mehrere Sensoren verfügen, die verschiedene Fahrbahnzonen unabhängig voneinander steuern.

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Einige Systembesitzer, insbesondere Unternehmen, die nicht rund um die Uhr arbeiten, bevorzugen manuelle Steuerungen, die nicht auf Sensoren beruhen. Diese Steuerungen sind im Allgemeinen kostengünstiger zu installieren und können nur eingeschaltet werden, wenn eine Schneeräumung erforderlich ist.

Einmal aktiviert, haben Hydroniksysteme normalerweise eine langsamere Reaktionszeit als elektrische Systeme, da die Flüssigkeit, die durch den Schlauch zirkuliert, zuerst erwärmt werden muss. Wenn eine schnelle Reaktion kritisch ist, können Hydroniksysteme im Winter mit einer reduzierten Leerlaufrate betrieben werden, um die Flüssigkeit in den Rohren warm genug zu halten, um schnell auf drohenden Schneefall zu reagieren.

Die Bedeutung der Isolierung

Durch Hinzufügen einer Isolierung sowohl unter der Platte als auch in der Nähe ihrer freiliegenden Kanten wird der Wärmeverlust im Boden verringert und die Platte kann schneller erwärmt werden, was die Gesamtbetriebskosten senkt. 'Wir isolieren das Substrat immer, weil es dem System hilft, effizienter zu heizen', sagt Blackburn. 'Wenn wir dies nicht tun, muss der Benutzer das System mit einer höheren Leistung pro Quadratfuß betreiben.'

Viele Hersteller empfehlen, die Platte mit 1 bis 2 Zoll dickem Hartstyropor zu isolieren. Sowohl Blackburn als auch Bailey bevorzugen jedoch die Verwendung einer reflektierenden Isolierung, die aus einer Schicht Aluminiumfolie besteht, die zwischen zwei Schichten Polyethylenblasen angeordnet ist. Bailey verwendet ein Produkt von Covertech Fabricating Das ist nur etwa 5/16-Zoll dick und dient auch als Dampfsperre. 'Die Dicke der Schaumstoffplatte kann ein Problem bei einer Platte sein, die nur 4 bis 5 Zoll dick ist', sagt Bailey. Wenn der Schaum nicht auf einen perfekt ebenen Untergrund gelegt wird, kann er Risse bekommen und seinen Isolationswert verringern. Die reflektierende Isolierung wird in Rollen geliefert und ist für die Arbeiter auch leichter zu tragen und zu installieren.

Reparaturen an Schneeschmelzsystemen

Obwohl Hydronikschläuche und Elektrokabel durch robuste Außenmäntel geschützt sind, sind sie insbesondere während der Installation nicht unempfindlich gegen Beschädigungen. Die meisten Schäden können behoben werden. Deshalb empfehlen die Hersteller, ihre Systeme sowohl vor als auch während des Betonierens zu testen. In dieser Phase ist es für Auftragnehmer ziemlich einfach, Reparaturen vor Ort mit vom Hersteller gelieferten Kits durchzuführen.

Sobald die Heizelemente eingebettet sind, sind Reparaturen schwieriger, da der Beton um den beschädigten Abschnitt zuerst entfernt werden muss. Das Erkennen der Problemstelle ist ebenfalls schwieriger. Ein Bruch in Hydronikschläuchen kann von einer Infrarot-Scan-Pistole erkannt werden, die Wärme erfasst, sagt Bailey. Um einen Bruch im Elektrokabel zu erkennen, verwendet Blackburn ein elektronisches Erkennungssystem, das erkennen kann, wie viele direkte Füße im Kabel sich ein Kabelbruch befindet.

Um Schäden an Rohren oder Kabeln während des Betonierens zu vermeiden, sollten Auftragnehmer niemals Transportfahrzeuge darüber fahren. Stattdessen sollten sie Pumpen oder Schubkarren verwenden, um den Beton zu platzieren.

RESSOURCEN FÜR AUFTRAGNEHMER, UM MEHR ÜBER SCHNEESCHMELZSYSTEME ZU ERFAHREN

Damit diese Systeme effizient arbeiten und alle Vorteile nutzen können, müssen sie ordnungsgemäß installiert werden.

Auftragnehmer, die mehr über diese Systeme und den Installationsprozess erfahren möchten, können Hilfe aus folgenden Quellen erhalten:

  • Sehen Sie ein Michigan-Projekt, in dem ein Ein elektrisches Eisschmelzsystem wurde unter Einfahrtpflastern installiert .
  • Systemlieferanten können häufig detaillierte Konstruktionsrichtlinien und kostenlose computergestützte Konstruktionsdienste bereitstellen, um Auftragnehmern dabei zu helfen, die Rohre ordnungsgemäß auszulegen und zu installieren.
  • Die Radiant Professionals Alliance bietet Tipps für Hausbesitzer für die Planung und Installation von Wohnstrahlheizungssystemen.
  • Das Handbuch für HLK-Anwendungen , veröffentlicht von ASHRAE, enthält ein Kapitel über hydronische und elektrische Schneeschmelzsysteme. Zu den Themen gehören Heizungsanforderungen, Systemdesign, Pflasterdesign und Steuerungen. Das Kapitel kann bei gekauft werden ASHRAE-Website für 52 $.