Чертежи и схемы стропильной системы ломаной крыши

Пошаговая инструкция по строительству ломаной мансардной крыши своими руками

После вхождения в моду лофтов, то есть, по сути, переоборудованных под жилье чердаков, ломаные крыши стали чрезвычайно популярными. Это своего рода вариация на тему двускатной крыши, но несколько более сложной геометрии. Благодаря обустройству ломаной крыши в своем доме, появляется возможность увеличить полезный жилой объем мансарды — значительно приподнять потолок в крайних точках ската. Кроме того, как считают многие, такая крыша смотрится более необычно и значительно эффектнее, чем простая двускатная.

Строительство ломаной крыши несколько сложнее, чем двускатной, но проще, чем любой четырехскатной — вальмовой, полувальмовой, шатровой, а также других с более экзотичной геометрией. Однако перед тем как приступить к изучению данной темы, рекомендуется ознакомиться с основными терминами и понятиями и узнать, как возводить более простые варианты крыш — односкатную и двускатную.

Ломаная крыша: с чего начать

В строительстве без планирования не строится даже собачья будка, так что нулевым шагом в возведении ломаной крыши станет построение чертежа. Его можно выполнить на компьютере или вручную. Для начала строим фронтальную проекцию стопы (стопа вкратце — основа дома без крыши) нашего дома. Теперь, также соблюдая пропорции, строим на чертеже такую крышу, какая нам нравится. Не забываем при этом, что под ней будет находиться мансарда, так что нужно продумать высоту потолков в ней. Так мы получим ориентировочную высоту крыши, градус ската и другие параметры.

На предложенном плане излом располагается на высоте 3,1 метра, что, собственно, будет (условно, без учета подкровельного пирога) чистовой высотой потолка в мансарде. Если отделка будет выполняться гипсокартоном, то в итоге в мансардном этаже потолок будет около 2,5 метров — весьма неплохо. Наружные углы скатов с горизонтом составляют: конькового — 30°, боковых — 60°. Кстати, если угол ската составляет 60° и более, то при расчетах снеговая нагрузка может не учитываться — снег на ней удерживаться не будет. Ваш собственный чертеж может иметь и другие параметры.

Расчет составляющих стропильной системы

Чтобы наша крыша не рухнула под собственным весом и весом «кровельного пирога», нужно точно подобрать сечения брусьев и досок стропильной системы, а также произвести расчет их максимальной прочности. Для этого нужно воспользоваться специальной программой «Расчет стропил и балок перекрытия».

Чтобы рассчитать сечение балок боковых скатов, нужно открыть закладку (они внизу окна) «Строп.1». Далее устанавливаем подходящее сечение и вносим из плана нашего дома показатель вертикальной силы реакции (на рисунке в программе это красная стрелка, направленная вверх) в самой верхней точке стропила. Назовем этот показатель Q1 кг.

Чтобы рассчитать сечение стропил для конькового ската, переходим во вкладку «Арка». В программе вносим значение Lс нашего плана (окошечко для проставления параметра находится на рисунке). Также проставляем в программе значение h0 (окошко для вставки находится на рисунке в программе). Теперь выбираем нужное сечение стропил, заносим с плана показатель вертикальной силы реакции Qкг, однако уже для нижней точки стропила.

Осталось только просуммировать Q1 кг и Qкг, чтобы получить сосредоточенную нагрузку N, передающуюся через балки стоек на балки перекрытия. Именно этот параметр мы будем использовать, чтобы подобрать сечения досок и балок нашей стропильной системы.

Строительство ломаной крыши

Теперь, когда мы определили все необходимые габариты и нагрузки, можно переходить к конкретным действиям — строительству ломаной крыши. Чтобы не усложнять пояснение формулами, используем для примера типовую «коробку» дачного домика габаритами 8×8 метров. Итак, приступим.

Кладем мауэрлат (брусья вдоль несущих стен, в нашем случае — по всему периметру) и поверх него — балки перекрытия. Один из вариантов крепления мауэрлат — скобой к деревянной пробке, вмонтированной в стену выше перекрытия. При укладке бруса мауэрлата нужно не забывать про гидроизоляцию. Она должна защищать древесину во всех местах, где та касается стены (снизу и сбоку со стороны наружной стены). Сечение балок перекрытия в данном случае составляет 10×20 см — этого будет достаточно.

Выставляем вертикальные стойки. Они будут располагаться под изломами нашей ломаной крыши. Сначала выставляются угловые (крайние), для которых мы будем использовать брус 10×15 см, затем — промежуточные из бруса 5×15 см с максимальным шагом 3 метра. Для того, чтобы соблюсти четкую линию выставления стоек, между угловыми рекомендуется натянуть шнурок или использовать лазерный уровень.

Стойки, и угловые, и промежуточные, крепятся временными распорками. На иллюстрации такими распорками поддерживается только правая угловая стойка. Чтобы определить высоту стоек, нужно к расчетной чистовой высоте потолков мансарды (естественно, в месте установки стоек) прибавить 10 см.

Здесь необходимо сделать небольшую ремарку: нередко бывает, что уложив мауэрлат, мы не получаем прямоугольник или квадрат с углами четко 90°. Особенно часто такое встречается в старых домах, которые «повело» от времени или при строительстве которых были допущены ошибки. Это не является проблемой, так что волноваться не стоит. Между тем, чтобы впоследствии не мучиться с установкой остальной системы нашей крыши, стойки нужно постараться выставить так, чтобы они образовали четкий прямоугольник. В противном случае дальше начнутся проблемы со стропильной системой, и, как говорят, пошло-поехало.

Поверх стоек укладываются прогоны (брусья, связывающие все стойки с одной стороны в единую систему, которые будут также служить опорой будущей конструкции), для которых мы будем использовать брусья 5×15 см и ставим недостающие стойки (то есть на каждой балке перекрытия). Для стоек также используем брус 5×15 см. Для этих стоек распорки уже не потребуются. Они не являются несущими, а представляют собой каркас стен нашей будущей мансарды.

Поверх брусьев прогонов перпендикулярно им и параллельно стойкам кладем доски затяжек. Крепить доски удобнее всего кровельным уголком. Исходя из предложенного в начале статьи плана, длина затяжек составляет 5,5 метров. Сечение рассчитывалось в специальной программе исходя из параметров «Нагр.(норм.)»=«Нагр.(расч.)»=150 кг/м². Для затяжек эксплуатационная нагрузка отсутствует.

Как показывают расчеты в этой программе, если ширина досок равна 5 см, то высота должна составлять не менее 21 сантиметра. Однако доски таких габаритов встречаются не часто, потому для дальнейших расчетов в данной статье принято, что используются затяжки 5×20 см. Чтобы исключить прогиб, в дальнейшем будет предложена инструкция по установке подвесок. Это не вполне правильно, поскольку даст незначительную, но все же дополнительную нагрузку на стропила в углах скатов. Чтобы компенсировать эту дополнительную нагрузку, габариты стропил, полученные в программе, будут несколько увеличены: вместо 5×15 см будут использоваться стропила сечением 5×20 см.

Устанавливая доски затяжек, под каждую где-то посредине длины устанавливаем временную подпорку. Это позволяет снизить степень провисания. Можно использовать подпорки 2,5×15 см (на иллюстрации можно видеть подпорку только под одну затяжку). Они необходимы, чтобы во время монтажа стропил можно было не бояться, что одно из брусьев подломится, а также для исключения провисания.

Поверх затяжек кладем доску 2,5×15, которая стянет их и сделает всю конструкцию более устойчивой. Важно: эту доску нельзя устанавливать точно по центру — она будет мешать дальнейшему монтажу. Достаточно будет отступить от центральной оси около 20 см вправо или влево.

Теперь ставим брусья боковых стропил, как это показано на иллюстрации. Не забываем, что, несмотря на все наши старания, геометрия основания кровли могла получиться отнюдь не идеальной. Потому сначала делаем шаблон по торцевому брусу. Затем на всех последующих стропильных брусьях делаем только верхний запил. После этого прикладываем стропило в нужное нам место и только тогда уже окончательно запиливаем его внизу. Только после этого крепим стропило.

Если длины бруса не хватает, его можно нарастить, но под место стыка нужно непременно поставить дополнительную стойку.

Теперь можно монтировать заглушки для утеплительного материала, как это показано на иллюстрации.

Далее можно ставить стропила верхнего конькового ската. Изготавливаем временную стойку: берем доску 2,5×15 и ставим ее точно перпендикулярно на крайней затяжке, как это сделано на иллюстрации. Правый (или левый) край доски должен быть выровнен точно по центральной оси. Теперь берем такого же сечения доску, прикладываем ее к нашей центральной стойке и карандашом делаем отметки, где будут находиться верхний и нижний запилы — мы получили шаблон.

По этой матрице делаем два стропила и устанавливаем их противоположно друг другу на торце. Сразу же закрепляем эту пару подкосом для устойчивости. Чаще всего данная работа выполняется втроем. Коньковый брус не потребуется.

Теперь можно аналогичным образом установить все стропила. На крышу такой же длины, как в примере, то есть, 8 метров, хватит 4-х подкосов, 2 с уклоном в одну сторону, 2 — в противоположную. Чтобы остальные пары стропил не покосились, их скрепляют доской 2,5×15 см, как это показано на иллюстрации, то есть, для каждой пары делается своя стойка.

Как мы и планировали, чтобы исключить провисание досок-затяжек после того, как мы удалим из-под них временные подпорки, будем устанавливать подвески, для чего используем доску 2,5×15 см. Делается это так, как показано на иллюстрации. Теперь должно стать очевидным, зачем поперечная доска, скреплявшая затяжки, не выкладывалась точно посредине — она бы очень мешала процессу.

Пришло время изготовить каркас фронтонов и обшить его снаружи деревом или другим выбранным материалом.

Далее последовательность действий такая: установка карнизов, сооружение обрешетки, обвязка обрешетки, создание фронтонных свесов и отливов. В других статьях эти этапы описаны более подробно.

Теперь нашу крышу можно считать практически готовой, пора переходить к сооружению «кровельного пирога», но это будет рассмотрено в другой статье.

Стропильная система ломаной крыши: нюансы расчетов и проектирования + примеры строительства

Популярность ломаных крыш обусловлена экономичностью строительства и возможностью рационально применить чердачное пространство. Именно они используются для организации утепленных и неутепленных мансард. Технология сооружения кровельных конструкций с переменным углом наклона скатов отличается от традиционной двухскатной схемы.

Потому желающим обзавестись мансардным этажом и успешно проявить себя на поприще кровельщика необходимо знать, как устроена стропильная система ломаной крыши и каким образом вычисляются размеры материалов для ее сооружения.

Содержание

Расчет ломанной стропильной системы

Самый яркий и выразительный представитель класса ломаных крыш – пятиугольная конструкция с явной разницей в углах наклона скатов. Даже не углубляясь в специфику ее сооружения, можно понять, что устроена она из двух водруженных друг на дружку ярусов. В нижнем солидном ярусе располагается мансарда, подарившая второе название ломаным крышам. Менее объемный ярус-верхушка, венчающий нижнюю часть, определяет форму конструкции в районе конька.

Кратко о специфике стропильной конструкции

Стропильный каркас для обеих частей мансардной крыши сооружают по правилам, которые диктует обычная технология строительства скатных крыш. Нижнюю часть каркаса ломаной крыши строят путем установки наслонных стропильных ног. В устройстве верхней части могут использоваться как наслонные, так и висячие стропилины. Низ наслонных стропилин имеет право опираться на мауэрлат или на балки перекрытия. Опорой для верха чаще всего служит деревянная рама, одновременно играющая роль каркаса одной из стенок мансарды. В устройстве верхнего яруса ориентируются в основном на удобство работы для исполнителя.

По традиции угол наклона скатов нижней части ломаной крыши значительно круче, чем верхней. Они-то и создают излом – наглядный показатель применения ломаной технологии в строительстве крыши. Однако крутизна верхней и нижней частей скатов может быть равной, из-за чего ломаная конструкция будет выглядеть, как обычная двускатная. Но стоят ее стандартным для ломаных крыш методом, потому что каркас нижнего яруса обязан обеспечить возможность организации эксплуатируемого пространства. Т.е. стропильная система должна обладать необходимыми элементами с заданной несущей способностью для устройства стен и потолка утепленной или холодной мансарды.

Виды нагрузок и их совокупность

Мудреные формулы, согласно которым производится расчет стропильной системы ломаной крыши проектировщиками строительных предприятий, мы приводить не будем. Строители их знают и без нас. Тем, кто решил соорудить одну-две крыши на загородном участке, столь фундаментальные сведения вовсе не нужны. В интернете предостаточно программ, совершающих за пару секунд сложные математические операции по вычислению сечения стропил, опор и балок. Лучше разберем, какие данные потребуются для ввода в программу, а также какие виды нагрузок на перекрытие, стропила верхнего и нижнего яруса следует учесть.

Саму программу качайте здесь — по этой ссылке (для работы нужен только Excel). Дальше мы будем приводить примеры работы конкретно с ней.

Зачем нужны пределы

На каждый элемент стропильной системы ломаной крыши будут действовать различные виды нагрузок. Сумма нагрузок не должна приводить к деформациям и повреждениям, требующим обязательного ремонта. Несущие конструкции по правилам рассчитываются с учетом двух предельных значений, это:

• Предельная прочность – состояние, превышение которого приводит к разрушению строительной конструкции, к потере выносливости или устойчивости.
• Предельная деформация – состояние, превышение которого приводит к недопустимым прогибам, в результате которых не только изменяется геометрия сооружения, но нарушаются узловые сочленения.

По обоим видам указанных предельных состояний проектировщиками производятся вычисления. Самостоятельному кровельщику эти тонкости не слишком нужны. В имеющихся в интернете расчетных программах с заложенными в них формулами уже учтены пределы. Они введены в расчетный алгоритм в виде сигнальных значений типа:

• Н_{тр. прочность} – размер элемента стропильной системы, уменьшение которого приведет к состоянию потери прочности.
• Н _{тр. прогиб} – размер элемента, уменьшение которого повлечет угрожающую деформацию.

Обращаясь к автоматической вычислительной помощи, на подобные значения необходимо обращать пристальное внимание. Это предельный минимум, указывающий на то, что реальные проектные значения должны быть больше.

В списке нагрузок, действующих на кровлю, значатся вес зимних осадков, сила ветра, собственная масса, вес мебели и людей, эксплуатирующих мансарду. Нагрузки могут действовать одновременно, поочередно или в любом сочетании типа снег + мебель + человек; снег + ветер и т.д. Расчеты проводят по максимуму в стремлении предусмотреть вероятность воздействия наибольшей нагрузки.

Как определить вес снегового покрова

Для определения веса снегового покрова особых познаний не нужно. Выполняется оно путем выяснения принадлежности площадки строительства к конкретному «снежному региону». Нашли на карте регион с присвоенной ему цифрой, затем посмотрели в табличке, сколько снега будет давить на горизонтальную поверхность.

Для стропилин верхнего и нижнего яруса ломаной крыши показатели веса снега будут различными. Скаты ломаной крыши в большинстве случаев неравнозначны по углу наклона. У твердых осадков больше возможности задержаться и полежать на близкой к пологой верхушке, чем на крутых скатах нижней части. Следует учесть, что на скатах крутизной до 30º вес снега принимают равным единице среднестатистического значения, принятого в регионе на основании многолетних наблюдений метеослужбы. Считается, что на скатах крутизной 60º и более снег не задерживается совсем, т.е. равен нулю. Значение веса снега в интервале между указанными наклонами находят методом интерполяции. Например, если угол наклона 45º, то табличный показатель следует умножать на коэффициент 0,5, для 50º на 0,33 и т.д.

Как найти ветровую нагрузку

Ветровая нагрузка нужна для расчетов устойчивости стропильной системы. Для ее определения опять же используем карту районирования, но уже составленную по значениям давления ветра. Этот показатель необходим для стропильных ног обоих ярусов крыши, потому что пологую часть порывистый ветер способен сорвать и унести, а крутую банально опрокинуть. Определенные по карте сведения о силе ветра корректируют посредством умножения на коэффициент, разработанный для разных типов местности.

В регионах с высокой ветровой нагрузкой увеличивается частота крепления стропильных ног к стенам, т.е. они крепятся проволочными скрутками чаще, чем через одну. Для устойчивости увеличивается количество ветровых связей – подкосов, опор, досок или реек, прибитых к трем и более стропилинам. Их вес необходимо учитывать при расчете общего веса кровельной конструкции.

Нагрузка от массы кровли

Вес кровли – сборная характеристика с индивидуальными параметрами. По сути, это масса кровельного пирога конкретной утепленной или холодной конструкции с определенным видом покрытия и устроенной специально под покрытие сплошной либо разреженной обрешеткой. Рассчитывается она на метр кровельной площади.

Усредненные значения веса покрытий можно найти по табличке. Нужно учесть, что при использовании рельефных кровельных материалов вес снегового покрова следует увеличить на 10%. К примеру, если производится монтаж шифера или профнастила с крупной волной, следует помнить, что снеговой покров в углублениях может скапливаться и долго лежать.

Вес обрешетки зависит от вида покрытия. Устройство мягкой кровли требует сплошного настила из доски, листов влагостойкой фанеры или плит ОСП. Профилированную жесть, шифер, глиняную черепицу монтируют на установленные с определенным шагом бруски. Вес обрешетки увеличится за счет установки диагональных ветровых связей в регионах с высокой ветровой нагрузкой. Массу утепления и самой стропильной системы с подкосами, опорами, прогонами и прочими элементами также рассчитывают в индивидуальном порядке.

Для предварительных расчетов есть ориентировочные усредненные показатели:

• вес деревянной обрешетки от 10 до 12 кг/м²;
• вес наслонных стропильных ног с прогоном от 5 до 10 кг/м²;
• вес висячих ног стропильной фермы от 10 до 15 кг/м².

Вычисленные с помощью программ показания не слишком сильно должны отличаться от приведенных цифр. Для утепленных мансард список нагрузок следует пополнить весом обшивки. В случае применения утеплителя с коэффициентом теплопроводности мало отличающимся от 0, 04 Вт/м×°С, его массой разрешается пренебречь.

Мы показали, где и как найти значения для ввода в расчетные системы. Все остальные сведения для математического определения сечения стропильных ног, балок, опор вводятся согласно проектным данным. В случае если расчетная система предупреждает о том, что «условие не выполнено» или не обеспечена несущая способность, размеры элементов следует увеличить.

Сооружение ломаной стропильной системы

Перед тем, как приступить к устройству стропильной системы для будущей ломаной крыши, надо сделать проект и произвести расчеты элементов конструкции. Будем считать, что этап проектирования пройден.

Рассмотрим один из типичных примеров сооружения мансарды с двумя ярусами наслонных стропилин, водруженными над кирпичной коробкой. Крепить стропильную систему будем к мауэрлату – деревянной раме из бруса 150×200мм, уложенной заподлицо с внутренним периметром стен. Вдоль наружного края коробки уложен ряд кирпичей, маскирующих мауэрлат и снимающий часть распорной нагрузки. Верхняя плоскость мауэрлата должна быть выше кирпичной обвязки на 2-3 см.

Установка балок перекрытия

Сооружение перекрытия начинаем с установки крайних балок, выносá которых определяют ширину карнизных свесов. Далее по натянутой между крайними балками шнурке устанавливаем промежуточные элементы с шагом, равным расстоянию между стропильными ногами. Для утепленных крыш шаг рекомендовано сделать равным ширине плиты теплоизоляции, чтобы утеплитель плотной сидел в предназначенном для него межстропильном пространстве. Для неутепленных конструкций шаг рассчитывается так, чтобы поместилось цельное количество стропильных ферм с одинаковыми расстояниями между ними.

Размер бруса для сооружения перекрытия 100×200мм. При укладке балок выравниваем их верхнюю плоскость, если не получается выставить в строго горизонт. Выравнивание производим путем подтески мауэрлата или подкладки щепы под балку. После крепления балок к мауэрлату крепим к их торцу короткий брус, так, чтобы они сформировали плоскость для торцовых карнизных свесов. Шаг между короткими балками не имеет значения, может быть 1м или около того.

Строительство стенок мансарды

Отмечаем на устроенном перекрытии линии расположения ряда опор для стропильных ног нижнего яруса. Одновременно с опорной функцией они играют роль каркаса для стенок мансарды.

Действуем следующим образом:

• Устанавливаем угловые опоры, для изготовления которых используем брус 100×150мм длиной на 10см больше, чем чистовая высота мансардного потолка. Выверяем вертикальность опор отвесом, крепить будем только после того, как убедимся в безупречности установки. Для устойчивости фиксируем их положение временными раскосами. По аналогии монтируем опоры посередине фронтонных стенок.
• Угловые опоры соединяем шнуркой, чтобы обозначить место установки промежуточных стоек. Для изготовления промежуточных опор подойдет материал 50×150мм с равной угловым опорам высотой.
• Поверх двух рядов опор укладываем прогоны, изготовленные из доски 50×150мм. Временные распорки более не понадобятся, построенные стенки будущей мансарды устойчивы и без них.
• На прогоны ребром устанавливаем доску, она сформирует потолочное перекрытие мансарды.
• Поверх потолка строящейся мансарды укладываем доску 25×150мм. Ее не нужно устанавливать по оси строения. Лучше проложить параллельно, отступив от оси 20-30см.

Результат приложенных усилий – готовый каркас мансарды и опоры для установки верхнего яруса стропильных ног.

Монтаж стропилин нижнего яруса

Стропилины нижнего яруса ломаной крыши изготавливаются и устанавливаются стандартным наслонным методом:

• Доску 25×150мм необходимой длины прикладываем к торцу сооружаемой конструкции и карандашом по факту отмечаем линии верхнего и нижнего запила. Это шаблон, который можно применять для изготовления всех стропилин нижнего яруса, если отклонений в геометрии стропильной системы нет.
• Если есть сомнения в безупречности предшествующей работы, устанавливаем только крайние ноги и натягиваем между ними шнурку. По шаблону на остальных стропилинах делаем только верхний запил. Нижнюю линию отмечать будем по факту, совмещая верхнюю плоскость заготовки со шнуровым ориентиром.
• Устанавливаем стропильные ноги. Крепим их к балкам перекрытия скобами или металлическими уголками, а вверху к прогонам двумя-тремя гвоздями.

Бывает, что для перекрытия нижнего ската по всей длине, одной доски не хватает. В подобных ситуациях стропилину монтируют из двух коротких досок, сшитых обрезком материала аналогичного сечения длиной от 1м и более. Правда, желательно все же заказать пиломатериалы необходимой длины, чтобы не ослаблять конструкцию сшитыми участками.

Установка стропильных ног верхних скатов

Для изготовления и установки верхних стропилин сначала надо отметить центральную ось. Для этого обрезок дюймовки следует прибить к крайней потолочной доске мансарды строго вертикально. Одно из ребер обрезка должно в точности совпадать с обозначенной на схеме центральной оси стропильной системы ломаной крыши, далее:

• Примеряем к торцу дюймовку для производства шаблона и отмечаем на ней линии запилов, верхнюю из которых проводим прямо вдоль обозначенной обрезком оси.
• Изготавливаем по шаблону пару стропильных ног верхних скатов. Если не сомневаемся в геометрии сооруженного каркаса, делаем сразу несколько заготовок. В противном случае поступаем так же, как и с нижними собратьями.
• Устанавливаем первую пару стропилин, призвав к содействию две пары рабочих рук. В одиночку с установкой не справиться, верхней опоры ведь у них нет. Чтобы только что водруженная стропильная ферма не упала, подпираем ее подкосом.
• Монтируем остальные стропильные фермы верхнего яруса. Подпираем их подкосами через 3-4 штуки. Угол наклона подкосов должен быть более 45º. Направление их наклона следует чередовать.

Заметьте, для того чтобы предотвратить растяжение и прогиб потолочных досок мансарды, каждую верхнюю стропильную ферму необходимо оснастить подвеской из доски примерно 25×150мм.

Со спецификой узловых соединений стропильной системы крыши ломаного типа ознакомит фото подборка:

Обшивка фронтонов и сооружение обрешетки

Вдоль линии конька и линий перелома скатов обрешетку делают сплошной, независимо от запроектированного типа и шага ее установки. Поперек направления стропильных ног прибиваются две доски с зазором 2-3мм между ними. Аналогичный сплошной настил устраивается в ендовах, если они имеются, вокруг мансардных окон и отверстий для проходки дымоходной трубы. В случае применения мягких разновидностей кровельных покрытий обрешетка устраивается сплошная по всей площади скатов.

Если толщина утеплителя равна или больше ширины стропилины, вперед обрешетки устраивается контробрешетка, сооружаемая путем установки дистанционного бруска. Необходим он для формирования зазора между гидроизоляцией и кровельным материалом. Прибивают дистанционный брусок с наружной стороны системы к ребру стропилины. Если толщина плит теплоизоляции позволяет оставить вентиляционный зазор без дистанционных ухищрений, в установке дистанционного бруска необходимости нет. Не нужен он также в строительстве неутепленной крыши.

По завершении работ по устройству стропильной системы обшиваются карнизы, фронтонные стенки, именуемые в деревянном домостроении щипцами. Обустраиваются прилегающие к фронтонным стенкам короткие свесы, после чего наступает время укладки кровельного покрытия.

Видео подборка для самостоятельных строителей

Желающим наглядно представить процесс сооружения ломаной крыши в помощь три ролика с пошаговым производством работ:

Рассмотреть в рамках одной статьи все варианты сооружения стропильных конструкций для ломаных крыш невозможно. Различаются типы кровли, архитектурные параметры, регионы. Есть немало нюансов, применяемых в конкретных условиях строительства. Однако приведенные нами примеры отлично демонстрируют общий технологический принцип. Эти сведения о правилах расчета и схемах строительства должны помочь и домашним мастерам, и хозяевам, контролирующим работу наемной бригады. Ваши вопросы, если таковые будут, оставляйте в комментариях.

Устройство стропильной системы популярной ломаной крыши

При строительстве кровли для мансардного помещения иногда невозможно обеспечить нормальную его высоту при одинаковом угле наклона по всему скату. В этом случае на помощь приходит ломаная крыша дома, стропильная система которой немного сложнее, чем у обычной двускатной. Перед тем как построить такую конструкцию необходимо разобраться с ее основными элементами и узлами.

Что такое ломаная крыша

Она характерна для домов при устройстве мансарды. Имеет по два ската по двум сторонам. Скат, который располагается ближе к карнизу, имеет больший угол наклона, чем тот, который ближе к коньку.
Устройство такой конструкции сложнее в технологическом плане, чем у обычной двускатной кровли, но она позволяет выиграть на высоте помещения. Вместо мансарды с наклонным потолком владелец получает полноценные комнаты. Это достигается тем, что скаты с большим углом наклона играют роль продолжения вертикальных стен, а с меньшим – потолка.

Ломанная кровля имеет по два ската с двух сторон

Основные элементы системы

Перед тем как сделать ломаную крышу, необходимо понять ее основные элементы. Конструкция состоит из:

Основные элементы ломанной крыши

• наслонных стропильных ног, которые образуют более крутой скат (наслонные стропила – наклонные балки, опирающиеся по двум сторонам, снизу – на мауэрлат, а сверху – на ригель);
• висячих стропильных ног, которые образуют пологий скат (распорная конструкция, опирание происходит только снизу, распор воспринимается схваткой);
• мауэрлата – бруса, который укладывается по внутренней грани наружной стены и позволяет равномерно распределять нагрузку от стропил.
• прогонов (ригелей), в ломаной крыше их может быть 2 или 3 (два имеются всегда, они служат верхней опорой для наслонных стропил, в некоторых случаях предусматривают третий прогон в коньке, в этом случае все наклонные балки системы становятся наслонными, висячих стропильных ног нет);
• стоек под прогоны, которые послужат каркасом для продольных стен мансарды (можно устанавливать с шагом под утеплитель, что облегчит его монтаж);
• системы подкосов, конструкция позволяет разгрузить стропила;
• стяжки (схватки, затяжки), устройство которой предусматривается в уровне излома ската (служит для восприятия распора от висячих стропил и в качестве каркаса для потолка мансарды);
• подвески (бабки), которая предусматривается при большой длине схватки и предотвращает ее провисание.

Выбор материалов

Чтобы построить надежную крышу мансарды, необходимо тщательно контролировать качество используемых материалов. Для конструктивных элементов стоит выбирать древесину первого или второго сорта. На качество также влияет время и место заготовления. Лучшим вариантом станем материал, обладающий следующими характеристиками:

Благодаря смоле хвойные деревья обладают большей устойчивостью к гниению

1. Происхождение – хвойные породы деревьев. За счет содержания смолы они обладают большей устойчивостью к гниению и разрушению. Одним из самых лучших строительных материалов можно назвать лиственницу, далее свои позиции занимают сосна и ель.
2. Место произрастания – северные регионы. Чем суровее условия роста дерева, тем медленнее оно растет. При этом годичные кольца располагаются максимально близко друг к другу, повышая прочность.
3. Время рубки – конец зимы, начало весны. Опять же завершение роста в зимних условиях создает более прочный материал для строительства.

Помимо качественной древесины, устройство кровли невозможно без антисептической обработки всех элементов.

При необходимости конструкция также обрабатывается антипиренами, повышающими устойчивость к огню.

Технология производства работ

Далее описана стропильная система ломаной крыши пошагово.что позволяет облегчить процесс понимания предстоящих работ. Мансардная кровля строится в следующем порядке:

Процесс строительства каркаса

1. Установка мауэрлата на стены. Способ закрепления зависит от материала стен. На кирпичные или бетонные брус укладывается на предварительно подготовленный слой гидроизоляции. Можно использовать толь (устаревший вариант), рубероид, линокром, гидроизол или другие битумные рулонные материалы. Крепление выполняется на заранее заложенные в стену анкера. Для деревянных домов можно рассмотреть вариант закрепления на скобы. В среднем сечение мауэрлата принимается 100х100 или 150х150 мм.
2. Установка прогонов и стоек под них. В зависимости от конструктивного решения здания стоки должны опираться либо на балки перекрытия, либо на несущие стены. Установка на пролет железобетонного перекрытия не допускается. Устройство зависит от применяемого утеплителя: для минеральной ваты лучше ставить стойки с шагом 0,58 м, для пенополистирола – 0,6 м, для пенополиуретана шаг стоек не имеет сильного значения. Для ригеля чаще всего используют тоже сечение, что и для мауэрлата, стойка может быть такого же сечения, как и ригель (100х100, 150х150 мм).
3. Укладывают наслонные стропила. Крепление к мауэрлату и ригелю выполняется врубкой. Для фиксации применяют гвозди или стальные уголки с саморезами. Дополнительно на каждую или через одну стропильную ногу выполняют крепление к наружным стенам. Для этого в стену закладывают ерш. От наклонной балки к ершу протягивают скрутку из двойной проволоки диаметром 3-4 мм. В деревянном доме вместо скрутки и ерша можно использовать скобы. Сечение стропил принимается в зависимости от их шага и материала кровельного покрытия.
4. Устанавливают подкосы. Для крепления подкоса к ноге используют гвозди и упорный брус.
5. Монтаж ферм. Ферма состоит из висячих стропил, схватки и подвески. Конструкция может быть собрана непосредственно на кровле или на земле. Крепление ног между собой в верхней точке выполняют с помощью накладок с двух сторон. Схватка тоже может быть двойная (по доске с каждой стороны). Все крепления выполняются на гвозди, болты или шпильки. Шпильки или болты принимаются диаметром от 10 до 14 мм в среднем.
6. Укладка слоя гидроизоляции.
7. Верхняя обрешетка.
8. Монтаж утеплителя.
9. Пароизоляция и нижняя обрешетка.
10. Укладка кровельного материала.
11. Обшивка каркаса фронтона.
12. Подшивка потолка и отделка мансарды.

Монтаж нижних и верхних стропил

Обработку древесины антисептиками и антипиренами можно проводить как до, так и после сборки конструкции кровли. Лучше всего выполнить это мероприятие сразу после покупки материала.

Процесс подготовки системы к укладке кровельного покрытия

Освещение пространства

Устройство мансарды предполагает два способа освещения:

• слуховые окна;
• мансардные окна.

Ломаная крыша своими руками усложняет установку мансардных окон, поскольку чаще всего роль стен помещения выполняют стойки.

В этом случае пространство ограничено обшивкой по стойкам и схваткам. Для установки мансардных окон места не остается. В этом случае предусматривают окна во фронтонах и слуховые. Слуховое окно простейшей конструкции – «скворечник». Имеет стенки и скаты, опирающиеся на них.

Если не планируется обшивать пространство по стойкам, то можно установить мансардные окна. Они позволят придать помещению особый уют.

Грамотный монтаж элементов позволит получить надежную защиту внутренних помещений на долгое время.

Коровин Сергей Дмитриевич

Магистр архитектуры, закончил Самарский Государственный Архитектурно-Строительный Университет. 11 лет опыта в сфере проектирования и строительства.

• Как обычная пластиковая бутылка может справиться с засором в ванной или туалете?
• Инструкция по замене уплотнителя в ПВХ окне

–>

Как сделать ломаную крышу своими руками: расчет площади, монтаж стропильной системы, утепление

Ломаная крыша визуально похожа на пятиугольник. Её скат будто разламывается на две части (нижнюю и верхнюю), каждая из которых монтируется под своим углом наклона.

Конструкция непростая, поэтому требует тщательной подготовки и умелого монтажа. Как правильно сделать расчеты, установить всю конструкцию и какие материалы нужны — читайте далее.

Первый этап – проектирование и расчёты

Создание чертежей ломаной крыши – один из залогов успешного монтажа конструкции. На чертежах и по расчётам можно увидеть, как будет выглядеть крыша в готовом виде, как на её внешний вид и практичность будут влиять размеры, угол наклона и другие факторы.

Если проектировать чертежи в электронном варианте с помощью специальных программ, то модель крыши можно даже увидеть в 3D-формате.

Выбор угла наклона

На выбор угла наклона кровли влияют несколько показателей:

Материал кровельного покрытия. Для кровли из металлопрофиля или черепицы рекомендуется делать угол ската — 22°, для шиферного покрытия — 30°.

Если уклон будет меньше, то в стыки между материалом начнёт заходить вода и снег, а это снизит срок эксплуатации покрытия.

Рулонное кровельное покрытие на основе битума используется там, где угол наклона больше 30°.
Нагрузка от ветра. Ветер даёт сильную нагрузку на кровельное покрытие и всю стропильную систему. Даже небольшое увеличение угла наклона (например, на 30°) увеличит нагрузку от ветра примерно в 5 раз.

Но и небольшой уклон также будет на руку порывистому ветру. В этом случае, он легко попадёт через стыки кровельного покрытия под крышу и сорвёт её.

Снеговая нагрузка. Самая большая нагрузка от снега будет при уклоне в 30°. Если угол ската 45°, то снег не сможет вообще задерживаться на крыше.

Частота осадков в данном регионе. В местности, где осадки – это частое явление, оптимальный угол наклона — 45°. А в местности с умеренным климатом, но сильным ветром, лучше сделать скаты крыши под углом 30°.

Стандартные углы наклона в верхней части конструкции составляют от 20° до 30°, а в нижней – от 50° до 60°.

Важно! Если помещение под ломаной крышей будет использоваться как жилое, то угол наклона должен быть таким, чтобы высота конька была не меньше 2,5 м.

Вычисление площади

Ломаная крыша требует тщательного расчёта каждого элемента конструкции. Любые неточности и погрешности приведут к тому, что нагрузка на перекрытия будет распределяться неравномерно. В итоге несущая конструкция не выдержит массы кровельного покрытия и стропильных ног.

Крышу ломаного типа лучше разделить на несколько геометрических фигур (прямоугольников треугольников, трапеций) для упрощения расчётов. Затем нужно провести точные замеры каждой из этих фигур, а потом вычислить их площадь. Общая площадь ломаной крыши будет суммой каждой из перечисленных геометрических фигур.

Количество кровельного покрытия зависит от площади поверхности крыши. К этому значению нужно прибавить 15 % — с учётом стыков, бракованного материала, деформации во время работы и других непредвиденных обстоятельств.

При вычислении общего веса конструкции стоит учесть вес:

• кровельного покрытия;
• утеплителя, гидроизоляционных материалов;
• обрешётки;
• стропильных ног, балок перекрытия, раскосов;
• окон, дверей;
• вентиляционного оборудования и других инженерных систем;
• будущей мебели.

Какие материалы нужны?

После того, как будет разработан чертёж и проект будущей крыши, станет понятно, какого сечения брус нужно приобретать, какая должна быть обрешётка и материал кровли.

Стропильную систему рекомендуется делать из древесины, а не из железобетонных конструкций либо металлических профилей. Это позволит снизить общий вес крыши и нагрузку на стены, фундамент.

Можно использовать брус от древесины хвойных пород (сосна, ель). Влажность дерева не должна быть больше 20%. Материал должен иметь гладкую поверхность, без сучков, расслоений, следов поражения насекомыми и трещин.

• Брус для мауэрлата и прогонов – сечение 200×200 и 50×100 мм соответственно.
• Обрезные доски – для стропильных ног (размеры 50×200 мм).
• Доски – для обрешётки и контробрешётки (сечение 50×50 либо 20×90 мм). Для создания обрешётки также можно применять оцинкованный профиль.
• Толстая фанера – для фиксации и закрепления стыков стропил.
• Утеплитель (толщина 200 мм).
• Гидроизоляция и пароизоляция.
• Герметик.
• Металлические крепежи для стыковки мауэрлата и стропил, скобы, кронштейны, саморезы.
• Кровельное покрытие.
• Антипирены, антисептическая обработка, пропитка от гниения. Обработку этими средствами нужно проводить 2 раза до монтажа на крыше. Проводить процедуру по факту – неудобно и не надёжно, ведь не получится обработать материал в недоступных местах или в некоторых зонах с внутренней стороны.

Пошаговая инструкция возведения кровли

Сооружение ломаной крыши своими руками должно проходить по такой технологии:

1. Установка мауэрлата.
2. Установка стропильной системы.
3. Теплоизоляция.
4. Обустройство фронтонов.
5. Монтаж обрешетки.
6. Настил кровли.

Как самостоятельно сделать ломаную крышу в доме с мансардой читайте в отдельной статье.

Монтаж мауэрлата

К мауэрлату крепятся концы стропил. На место установки мауэрлата сначала наносится гидроизоляционный слой, например, рубероид, уложенный в два слоя, либо плёнка в 2-3 слоя.

Брус закрепляется по верхнему периметру стены на специально заготовленные для крепежа шпильки. Шаг между шпильками – максимум 2 м.

• Для небольшой крыши подойдёт материал размерами 100×100 мм.
• А для крыши большого метража – размерами 200×200 мм.

Брусья мауэрлата можно дополнительно закрепить к стене при помощи проволочной стяжки.

Чтобы мауэрлат не потерял свою прочность, в нём не нужно проделывать много отверстий. А расположение шпилек должно быть таким, чтобы при монтаже они находились не под стропильными ногами, а между ними.

Установка стропильной системы

После монтажа обвязочного бруса можно приступать к установке стропильной системы. Это производится в следующем порядке:

1. После установки мауэрлата нужно смонтировать балки перекрытия. Именно они станут каркасом для вертикальных стоек. Балки укладываются с торцов здания, затем между ними натягиваются специальные бечёвки для определения плоскости, а потом монтируются промежуточные брусья.
2. Далее возводятся вертикальные стойки в две параллельные линии. Они устанавливаются с краёв, после чего монтируются промежуточные стойки. Их можно укрепить временными распорками, а между собой соединить прогонами из досок и зафиксировать стяжкой. Шаг между стойками – максимум 2 м, а длина самих стоек рассчитывается по формуле: высота потолка + 10-15 см.
3. Затем монтируются нижние стропильные ноги. Каждый брус (с запилом под нужным углом в верхней части) поднимается вверх. Потом устанавливаются верхние стропила. Крайние стропильные ноги фиксируются временными подкосами.
4. В последнюю очередь между коньком и затяжкой закрепляется подвесная бабка.

Теплоизоляция

Вначале крепится пароизоляционный материал, который предотвращает проникновение пара в утеплитель, уложенный сверху. Затем на пароизоляцию выкладывается теплоизоляционный слой. Им может стать базальтовая каменная вата (какой выбрать утеплитель для чердачного перекрытия дома?)

Рекомендация: плотность утеплителя должна быть минимум 35 кг/м³, иначе материал с меньшей плотностью со временем даст усадку, спрессуется, деформируется, потеряет жёсткость, внутри кровли создадутся пустоты и эти места будут сильно промерзать.

Утеплитель укладывается в несколько слоёв внахлёст, чтобы предотвратить появление мостиков холода. Размер теплоизоляционного материала желательно выбирать такой, чтобы он был на 3-5 см больше, чем шаг между рейками контробрешётки. Больше о правилах утепления мансардой крыши частного дома читайте тут.

Поверх теплоизоляции прокладывается гидроизоляция – дышащая мембрана. Она нужна для того, чтобы выпускать влагу из утеплителя, не создавая в нём конденсат, но при этом не пропуская влагу с улицы внутрь помещения.

Обустройство фронтонов

Фронтон ломаной крыши имеет форму пятиугольника. Чтобы его возвести, нужно укрепить стропильную ферму, которая идёт первой с краю стены, а также сделать дополнительные стойки.

Если фронтон будет иметь окна, то для них нужно не забыть оставить проёмы. Вся остальная поверхность обшивается «дюймовкой» и утепляется.

Фронтон можно монтировать двумя способами:

• До проведения кровельных работ. Метод хорош тем, что скаты не будут мешать работе и затруднять её.
• После монтажа кровельного покрытия. Вариант удобен тем, что параметры и геометрия скатов уже известна и по ним проще сделать фронтон.

Создание обрешётки

Обрешётка для ломаной крыши – это как основание для здания. Именно на обрешётку будет крепиться кровельное покрытие.

Её можно сделать сплошной либо решётчатой:

• Сплошной обрешёткой пользуются тогда, когда кровельным покрытием выступает ондулин, шифер либо шинглас. Делают её из влагоустойчивой фанеры, которую выкладывают сплошняком на стропильные ноги.
• Решётчатая обрешётка применяется при использовании профнастила, черепицы. Изготавливается она из необрезных досок и укладывается перпендикулярно стропильным ногам.

На стропила сначала выстилается гидроизоляция (внахлёст на 10-15 см), которая фиксируется с древесиной строительным степлером. Потом монтируются рейки контробрешётки, а затем сама обрешётка.

Установка кровельного покрытия

Технология работы зависит от выбранного материала. Для любого кровельного покрытия сначала проводится раскрой листов, затем их монтаж. При работе с волнообразым материалом саморезы крепятся снизу волны. Если ввинчивать их в другом месте, материал деформируется, само крепление станет непрочным, и во время порывистого ветра в помещении будет казаться, что крыша «гудит».

Для монтажа кровли нужны такие инструменты:

• шуруповёрт;
• молоток;
• рулетка и карандаш;
• саморезы, подходящие под кровельное покрытие;
• инструмент для резки листов.

На заметку: если помещение под крышей будет использоваться как жилое, не рекомендуется покупать в качестве кровельного покрытия медную черепицу и железо, ведь летом они сильно нагреваются и в комнате создастся эффект душной парилки.

После установки кровли остаётся только сделать последние штрихи – провести монтаж водостоков, декоративной отделки, конька и снегозадержателей. Коньки крепятся на черепицу внахлёст на 10 см, а снегозадержатели монтируются на саморезы на некотором расстоянии от края скатов.

Распространённые ошибки

Помимо неправильного просчёта количества материалов, нагрузки на здание, есть ещё одна ошибка, которая плохо скажется на надёжности кровли – отсутствие вентиляции либо неправильное её обустройство. Нарушение вентиляционного режима приведёт к тому, что кровельный пирог со временем разрушится.

Чтобы избежать таких последствий, важно:

• оставлять достаточный зазор между кровлей и утеплителем;
• делать специальные проходы для вентиляции в коньке и карнизе крыши;
• оставлять нужную воздушную прослойку — для плоских кровельных покрытий зазор должен быть минимум 50 мм, а для профилированных – минимум 25 мм.

Полезное видео

О том, как сделать ломаную крышу своими руками вдвоём за 10 дней, можно наглядно посмотреть в этом видео:

Выводы

В строительстве не бывает мелочей. Каждый узел ломаной крыши и каждый её участок должен быть технически грамотно спроектирован, а затем смонтирован.

Если после чтения этой статьи осталось ощущение, что собственных навыков не хватит для самостоятельного возведения ломаной крыши, лучше обратиться к профессиональным строителям.

Ломаная мансардная крыша: схемы, размеры, утепление

В последнее время все большей популярностью пользуются необычные кровли, имеющие самые разнообразные геометрические параметры. Такие конструкции обладают привлекательным видом, способны сформировать необычный дизайн постройки, придав ей определенную форму. Однако при обустройстве нужно особое внимание уделить защите этого помещения. Ломаная крыша с мансардой также нуждается в утеплении.

Преимущества и недостатки мансарды с ломаной крышей

Прежде чем приступать к обустройству ломаной крыши с мансардой, необходимо тщательно все продумать, выяснить, какие достоинства и недостатки будут у этой конструкции.

Среди ключевых преимуществ можно выделить:

1. Мансарда на чердачном помещении может стать полноценной обособленной жилой комнатой. За счет того, что она в обязательном порядке подлежит утеплению, наблюдается расширение жилплощади, пригодной для использования.
2. Обустроить мансардный этаж с ломаной крышей можно на инфраструктуре старого жилого строения. Сделать такой вариант кровли несложно, для этого не придется перестраивать дом.
3. Увеличение архитектурной и дизайнерской привлекательности крыши. Благодаря сложной геометрии кровли здание приобретает уникальный внешний облик. В данном случае кровля будет выступать основным декоративным элементом, который сделает все строение оригинальным. Помимо внешней привлекательности, стоит отметить внутренние интерьеры мансарды. Из-за открытых дизайнерских балок, окон «в небо» и наклонным стенам в этом помещении появляется возможность для создания уникального дизайна. Зачастую в таких чердачных комнатах обустраивают стилистику французского прованса, шале или лофт.
4. Из-за того, что неиспользуемая площадь чердака уменьшается, а саму кровлю утепляют, пользователи в обязательном порядке отметят уменьшение теплопотерь. Как итог – во всем здании будет намного теплее, а счета за коммунальные услуги будут не столь большими за счет значительного уменьшения потребления энергоресурсов.
5. Мансарду можно обустроить в несколько уровней, что значительно повысит привлекательность этого помещения, даст дополнительное жилое пространство, которое можно будет использовать по назначению.
   

Наряду с положительными моментами, эксперты также отмечают некоторые недостатки:

1. Из-за наличия скошенных потолков, вызванных особенностями конструкции мансарды, в помещении будет наблюдаться уменьшение высоты стен. Если мансарда на ломаной крыше сконструирована в сложных геометрических формах, это особенно будет бросаться в глаза за счет разницы в высоте отдельных зон помещения.
2. Чтобы обеспечить жилое состояние мансарды, на кровле необходимо провести достаточно масштабные гидро- и теплоизоляционные работы. Чтобы указанные мероприятия были максимально качественными и эффективными, потребуется приобрести хороший материал и пригласить профессионалов. В итоге это выльется в солидные денежные затраты.
3. Из-за сложной геометрической формы кровли в зимний период года на крыше будет накапливаться снег и лед. От них нужно оперативно избавляться, или возникнет риск повредить кровлю или уменьшить инсоляцию в помещении.
4. Для обустройства мансарды на крыше потребуется приобрести специальные мансардные окна. Они в разы дороже в сравнении с более простыми. Если проектом предусмотрено полное остекление мансарды по периметру, уровень затрат будет невероятно высоким.

Устройство ломаной мансардной крыши

Конструкция ломаной мансардной крыши зиждется на нескольких ключевых элементах, которые составляют ее основу, формируют целостную систему кровли.

Устройство мансардной кровли с ломаной конструкцией выглядит следующим образом:

1. Кровельное покрытие, обеспечивающее надежную защиту всего строения от атмосферных и погодных условий.
2. Обрешетка, выполняющая функцию опорного элемента всей кровельной системы. Зачастую она представлена в виде решетки из деревянных досок, закрепленных между собой.
3. Коньковый прогон. Это верхняя часть системы. В случае с ломаной крышей может быть несколько прогонов, если мансарда сконструирована таким образом, что кровля образует несколько верхушек.
4. Стропильная система, представленная в виде опорных ребер, задача которых заключается в создании необходимой жесткости сооружения.
5. Мауэрлат, фактически представляющий собой элементы балки, которые выступают основанием крепления всех компонентов стропильной системы. Его располагают по всему периметру строения, скреплен с каждой стеной при помощи прочных крепежей.
6. Диагональные сваи. Их назначение состоит в придании всей системе высокого уровня надежности. Для этого между продольными и вертикальными балками устанавливают диагональные скосы, которые помогают обеспечить максимальную прочность соединения.
7. Внутренние опоры, расположенные в нижней части стропильной системы. Они отвечают за придание конструкции устойчивого положения.
8. Изоляционные материалы, выступающие в качестве связующего звена между всеми комплектующими кровельной системы. Их основная задача – создание надежной герметизации, установление нормального микроклимата внутри мансардного помещения.

Размеры ломаной крыши с мансардой

Говоря о габаритах ломаной крыши, нужно отметить, что они полностью зависят от конкретной схемы ломаной крыши с мансардой и величины самого строения. Поэтому размерный ряд может быть самым разнообразным.

Ввиду этого эксперты рекомендуют перед тем, как начать обустройство ломаной крыши, в частности мансарды под ней, провести предварительные расчеты и спланировать порядок действий, которые будут исполнены.

Виды стропильных систем мансарды с ломаной крышей

Конструкционные особенности мансардного помещения напрямую зависят от того, какая форма кровли предусмотрена проектом. Это объяснимо тем, что часть стен мансарды будет сформировано из скатов крыши. Учитывая этот факт, мансардные конструкции классифицируют по нескольким типам.

Односкатная ломаная мансардная крыша

Самый простой и бюджетный вариант обустройства кровли. Он предполагает наличие одного ската, опирающегося на разноуровневые стены постройки. Чтобы конструкция была предельно прочной, устанавливают строгое ограничение – угол ската не должен превышать 35-45 °.

Если пользователь проигнорирует это правило, в последующем он может столкнуться с осложнениями. В зимний период на кровле будет скапливаться снег и лед, что создаст дополнительную нагрузку на несущие конструкции строения. Если не обустроить дополнительные опоры для кровельных элементов, высока вероятность того, что кровля начнет деформироваться, это негативно скажется на эксплуатационных показателях всего здания.

Мансардная крыша такого формата выглядит очень выигрышно, придаст постройке необычный футуристический вид. Зачастую со стороны самой высокой стены мансарды устанавливают большой оконный проем, позволяющий получить дополнительный источник света.

Двухскатная ломаная мансардная крыша

Обозначенный вариант также не относится к категории сложных в исполнении. Благодаря простоте конструкции он приобрел широкую популярность, на протяжении длительного времени является самым распространенным вариантом. Единственный нюанс состоит в том, что сама кровля должна быть высокой, чтобы под ней можно было организовать дополнительное жилое пространство в виде мансарды.

Конструкция стропильной системы здесь имеет аналогичный вид с обычной кровлей с двумя скатами. В зависимости от расположения конька она может быть симметричной или асимметричной.

Учитывая особенности ломаной крыши, мансарда чаще всего имеет форму трапеции. Если чердачное пространство довольно обширное, существует вероятность обустроить мансарду прямоугольной или квадратной формы. При этом высота потолков в мансарде должна быть минимум 1,5 м.

Такая конструкция ломаной крыши имеет один существенный минус. Из-за особенностей конструкции, большая часть свободного пространства попросту отсекается. Речь идет о верхней части чердака, расположенной между местом соединения двух скатов. Это пространство потребуется дополнительно изолировать, чтобы создать на чердаке максимально благоприятные условия.

Трёхскатная ломаная мансардная крыша

По своим конструкционным габаритам практически не отличается от классической двухскатной кровли. Единственная особенность состоит в том, что две части ломаной крыши будут расположены под разными углами относительно перекрытий.

Такая конструкция позволяет получить максимально просторную мансарду, чья площадь будет на 10-15% меньше, нежели весь первый этаж строения. При этом, несмотря на особенности ломаной кровли, высота потолков в помещении будет одинаковой, составит в пределах 2,1-2,3 м.

Пользователям, отдавшим предпочтение ломаной крыше данного типа, придется быть готовыми к обустройству сложной и функциональной стропильной системы.

Четырехскатная ломаная мансардная крыша

Самая сложная модель стропильной системы. Чтобы ее обустроить, потребуется привлекать опытных строителей, а перед этим проводить кропотливые расчеты. Главный плюс обозначенного варианта – возможность создания просторной мансарды с минимальными потерями полезной площади в сравнении с другими вариантами.

Вместе с тем, из-за большого пространства чердачной комнаты, особое внимание нужно акцентировать на утеплении и гидроизоляции. Все это требует достаточно больших финансов.

Ломаная крыша данного формата предельно устойчива к любым погодным и атмосферным нагрузкам. За счет больших свесов на кровле не будет накапливаться снег зимой. Тем не менее, основная нагрузка ляжет на наслонные стропила, потому заранее нужно будет предусмотреть этот момент.

Чертежи стропильных систем ломаной крыши с мансардой

Ниже представлены некоторые чертежи ломаной мансардной крыши своими руками:

Расчет стропильной системы ломаной мансардной крыши

Создание мансарды ломаной крыши – весьма ответственная и сложная задача. Она невыполнима без предварительного создания проекта и проведения всех расчетов. Сделать это самостоятельно несложно. Несмотря на различия, проявляющиеся в зависимости от конкретного типа стропильной системы и вида кровли, используемые данные будут одинаковыми:

• ширина стыков между перекрытиями и их элементами;
• длина и ширина дома, прочие габариты конструкции;
• погодные условия в регионе, где расположен жилой дом, здесь нужно будет учесть объемы осадков в летний и зимний период.

Расчет осуществляется по специальной формуле:

Нк – требуемый показатель высоты крыши;

L – половина ширины постройки;

tgA – тангенс угла скатов.

Проведение расчетов регулируют на законодательном уровне. В СНиП 2.08.01-89 указаны конкретные рекомендации для осуществления всех расчетных операций. Все они касаются обустройства мансарды на ломаной крыше.

Как сделать ломаную крышу с мансардой своими руками

Стропильная система ломаной крыши представляет собой модульную конструкцию, которую каждый пользователь может собрать собственными руками.

Чтобы сделать ломаную крышу, нужно следовать следующему алгоритму действий:

1. Монтажные работы начинают с установки балок перекрытий и мауэрлата. Зачастую предпочтение отдают доскам с габаритами 150х150 см или 100х200 см. Все зависит от расстояния между конструкциями стропил и ширины пролетов. После того как эти элементы успешно установлены, необходимо подложить первый гидроизоляционный слой, выполненный из рубероида.
   
2. Устанавливают стойки. Они должны располагаться строго вертикально. Чтобы добиться этого, нужно для начала закрепить угловые элементы конструкции, натянуть между ними бечевку, и на основании полученной линии можно проводить монтаж прочих стоек. При этом нужно помнить, что они должны находиться между собой не далее 2 м.
   
3. После монтажа стоечных элементов необходимо упрочить конструкцию, зафиксировать ее. Для этого стойки скрепляют между собой прогонами из досок. При необходимости устанавливают дополнительные опоры.
4. На прогоны монтируют ригельные части конструкции, после чего фиксируют стропильные ноги. Чтобы не возникало никаких отклонений во время монтажа, сначала фиксируют угловые элементы. Между ними натягивают бечевку, и по полученной линии крепят следующие комплектующие системы.
   
5. Формируют систему верхних стропил. Монтаж осуществляют по тем же принципам, что установку стропильных ног. Единственное отклонение состоит в том, что для ломаной крыши верхние части стропил должны крепиться непосредственно на коньковую балку.
   
6. Завершающим этапом будет обшивка фронтона, после чего каркас мансарды ломаной крыши будет считаться полностью готовым.
   

Как утеплить мансарду ломаной крыши

Большинство пользователей волнует вопрос, как правильно утеплить мансарду с ломаной крышей. После сбора стропил можно переходить к формированию кровельного пирога. На этом этапе главное значение уделяют вопросам обеспечения комфорта для жизни на мансарде. Для этого ее нужно изолировать от проникновения атмосферных осадков, потерь тепла и т. д.

Первым слоем устанавливают пароизоляцию. Она защитит конструкцию от проникновения паров, в результате чего в стропильной системе может образоваться высокая влажность. В качестве пароизолятора зачастую выбирают базальтовую вату.

Следующий слой – теплоизоляция. Так как мансарда не имеет «тепловой прокладки» в верхней части, рекомендуют проложить несколько слоев теплоизоляционного материала. Это позволит предотвратить появление так называемых «мостиков» холода.

Поверх утеплителя укладывают гидроизоляционную дышащую мембрану. Она не будет препятствовать свободному проникновению воздуха в помещение, и вместе с тем будет надежно беречь его от повышенной влажности.

Советы и рекомендации

Планируя построить ломаную крышу, нужно помнить о некоторых рекомендациях, на которые советуют обратить внимание опытные строители:

1. Чтобы конструкция была максимально прочной и надежной, высота мансарды не должна превышать 2,2 м.
2. В мансарде нужно обустроить качественную вентиляционную систему. Чтобы она была предельно эффективной, нужно провести ее от карнизных свесов до конька. В противном случае, в подкровельном пространстве может скапливаться конденсат.
3. Если в будущем планировать увеличение нагрузки на стеновые перекрытия, это изначально нужно предусмотреть в проекте. В противном случае, придется перестраивать всю крышу.
4. Так как мансарда расположена в верхней части строения, утеплению ломаной мансардной крыши нужно уделить самое пристальное внимание. Это объяснимо тем, что над помещением отсутствует «тепловая подушка», ввиду чего потеря тепла тут осуществляется предельно быстро.
5. Стропильная система состоит из деревянных досок. Чтобы предотвратить возможные очаги возгорания, при формировании стропил необходимо предварительно обработать их антипиренами и защитными веществами, препятствующими коррозионной активности.
6. Все кровельные перекрытия должны обладать минимальным весом. Если эти элементы конструкции будут излишне массивными, они окажут дополнительную нагрузку на несущие перекрытия, что может плохо сказаться на эксплуатационных параметрах строения.

Заключение

Ломаная крыша с мансардой имеет необычный внешний вид, который может подчеркнуть эстетичность всего дома, придать ему индивидуальность. Планируя обустроить мансардное помещение, нужно озаботиться созданием благоприятного микроклимата. Для этого пользователю предстоит утеплить комнату, защитить ее от посторонних воздействий.

Особенности эксплуатации солнечного коллектора в Подмосковье. Личный опыт

Выбираете энергоэффективные решения?

Обратите внимание на геотермальные тепловые насосы FORUMHOUSE

Геотермальный тепловой насос EU (старт/стоп)

Геотермальный тепловой насос IQ (псевдоинвертор)

Геотермальный тепловой насос IQ (инвертор)

Идеи о том, как сэкономить, но при этом иметь все блага цивилизации на приусадебном участке без централизованного электро- и водообеспечения, не дают «самоделкиным» покоя. Но зачастую, когда речь заходит об инженерном оборудовании, работающем на «зелёной» энергии, то застройщики от него отмахиваются. Мол, всё это не подходит для наших широт и суровых природных условий с коротким летом, частыми дождями и небольшим количеством по-настоящему жарких дней. Однако опыт пользователей FORUMHOUSE говорит об обратном.

Из этой статьи вы узнаете:

Как своими руками собрать недорогой гелиоколлектор.

Есть ли экономическая выгода от солнечного коллектора, установленного в Подмосковье.

Как своими руками собрать бюджетный солнечный коллектор

Если за границей солнечные батареи, а также гелиоколлекторы давно стали привычным оборудованием инженерной системы загородного дома, то у нас это всё ещё экзотика. Сказывается высокая цена на фирменные установки, а также скепсис домовладельцев, которые не хотят вкладывать деньги в дорогую «игрушку».

Именно желание сэкономить и при этом получить на даче источник горячей воды для летнего душа натолкнуло пользователя портала с ником izhur на мысль: а почему бы не попробовать сделать гелиоколлектор самостоятельно. А заодно – на практике проверить, будет ли толк от этой системы в средней полосе России (Подмосковье).

Думаю, что мысль использовать энергию солнца для нагрева воды приходила не только мне. Но покупать дорогой гелиоколлектор «от фирмы» для эксплуатации на даче мне не хотелось. Тем более, распространено мнение, что толку от него в нашем климате мало. Поэтому я решил засучить рукава и сделать солнечный коллектор самостоятельно и заодно проверить эффективность его работы. Тем более, что старый «народный» летний душ, изготовленный на базе двух полиэтиленовых баков, честно прослужив 4 года, пришёл в негодность.

Чтобы сравнить «было» и «стало», вначале расскажем о старой системе. Летний душ пользователя представлял собой два бака по 40 литров каждый, установленных на крыше «помывочного домика». Первый бак – для горячей воды, второй – для холодной. Вода накачивалась в ёмкости из колодца при помощи электрического насоса. Уровень жидкости контролировался «на глаз».

Душ работал так: вода в первом баке нагревалась электрическим нагревателем и подавалась через обычный садовый шланг к смесителю. Если вода перегревалась (даже при наличии терморегулятора), к ней подмешивалась холодная вода из второго бака, которая также поступала к смесителю через садовый шлаг. Но за четыре года активной эксплуатации баки, под влиянием УФ излучения, потрескались и пришли в негодность.

Можно сказать, всё, что не делается — к лучшему. Наступил черёд модернизации системы. Я сделал плоский алюминиевый гелиоколлектор, с поликарбонатным покрытием, площадью 2 кв. м. Мощность установки примерно 1.5 кВт. Вес – 7 кг.

Пользователь остановился на этой конструкции (плоский гелиоколлектор), т.к. второй тип солнечного коллектора — т.н. «вакуумник», хотя и имеет больший КПД, более дорогой и сложный для изготовления в домашней мастерской.

Кстати, большая часть гелиоколлекторов для домашнего использования, даже промышленного изготовления, имеют площадь до 2 кв. м. Опыт показал, что такие системы проще изготовить и смонтировать даже в одиночку. Мощность системы (при необходимости) наращивается путём объединения нескольких солнечных коллекторов в одну группу.

После тщательного изучения FORUMHOUSE пользователь остановился на плоском варианте гелиоколлектора. Для этого потребовалось освоить пайку алюминиевых трубок твёрдым припоем. Стоимость трубок составила около 450 руб. Также гелиоколлекторы собирают на базе полипропиленовых труб, трубок из меди или гофрированной нержавейки.

Я сделал гелиоколлектор из нержавеющей гофрированной «пятнадцатой» трубы. Её цена – 78 руб. за 1 погонный метр. Площадь коллектора – около 1 кв. м. Вода поступает в бочку на 160 литров, утеплённую пенофолом толщиной в 1 см. Перепад высоты точки забора воды и входа в коллектор — 2 метра. Себестоимость всей системы – менее 1500 руб.

«Поколдовав» с точкой сброса воды (перенеся её из верхней в нижнюю треть гелиоколлектора), пользователь добился естественного и более комфортного перемешивания слоёв холодной и горячей воды. К вечеру вода в бочке, смешавшись, нагревается до рабочей температуры в 40-45 °C. В пасмурные дни – до 30-35 °C.

Кроме этого, есть вариант солнечного коллектора, когда в листе ЭППС вольфрамовой нитью, согнутой в виде буквы «П», присоединённой к трансформатору т.н. электрическим терморезаком, «фрезеруются» канавки в виде змейки. В корпус гелиоколлектора врезаются штуцеры для подводящей и отводящей воду магистрали. Далее на лист экструзионного пенополистирола, на «жидкие гвозди», наклеивается тонкий оцинкованный железный лист или лист алюминия. Затем металл красится в чёрный цвет, и бюджетный и вполне работоспособный вариант гелиоколлектора практически готов. Остаётся только установить его, присоединить магистрали к подводящему баку (ёмкости, где находится холодная вода), накопительному (хорошо утепленному) баку для аккумулирования нагретой воды и заполнить систему водой.

Возвращаемся в гелиоколлектору izhur. В качестве ёмкостей для воды пользователь приобрёл две полиэтиленовые бочки по 160 литров, по цене 700 руб. за каждую (здесь и далее цены указаны за 2012-2013 годы). Бочки обвязываются при помощи полипропиленовых труб. Такие трубы проще монтировать (паять специальным паяльником) и, в отличие от металлопластиковых, в местах соединений (в фитингах) сохраняется одинаковое сечение.

Процесс монтажа солнечного коллектора наглядно демонстрируют следующие фотографии. Из профильной трубы сваривается рама под гелиоколлектор. Угол наклона рамы 45 градусов. Коллектор ориентируется строго на юг.

Делается рама и подставка под бочки.

В подставке высверливаются отверстия для труб.

Подставка монтируется на крыше летнего душа.

В бочку (для горячей воды) врезается ТЭН.

Если посмотреть на дно бочки, то видно 3 выхода. 2 выхода нужны для подключения магистрали от гелиоколлектора, а 3-й вывод идёт в смеситель на лейку душа. Все соединения труб – «американки». Так проще, прямо на месте, прикрутить/открутить трубы и собрать систему. Все трубы дополнительно утеплены.

От бочек с горячей и холодной водой к смесителю идут шланги (обычные садовые, одетые в утеплитель из вспененного полиэтилена – «шубку», закреплённые на штуцерах при помощи хомутов). Перед смесителем оба шланга соединяются шунтом с шаровым краном.

Это сделано для удобства. Например, израсходовав в баке всю горячую воду, пользователь на шунте открывает шаровый кран, и уровень воды в бочках выравнивается, а при подаче воды из шланга обе бочки одинаково заполняются водой.

Далее кран перекрывается, и гелиоколлектор функционирует по следующему принципу: холодная вода поступает в нижний патрубок коллектора, нагревается, поднимается и через верхний патрубок поступает в накопительную бочку.

Также пользователь организовал забор воды только из верхних, более нагретых слоёв, т.к. горячая вода, попадая в бочку, устремляется вверх, а холодная остаётся внизу. Для этого на поплавке из куска пенопласта в бочке с горячей водой от дна поднимается гибкий гофрированный заливочный шланг от стиральной машины.

Для контроля уровня жидкости в систему врезана прозрачная трубка, в которой помещен черный поплавок.

В завершении монтажа системы пользователь утеплил бочки пенофолом (два слоя по 5 мм каждый), а сверху бочки с горячей водой положил круг, вырезанный из ЭППС, толщиной 50 мм.

Бочка для холодной воды утеплена «за компанию», чтобы выдержать единый дизайн.

Такое утепление, конечно, недостаточное. Правильно: надо утеплить бочку минеральной ватой, толщиной около 100 мм, или пенопластом в 5 см.

Экономическая выгода от установки гелиоколлектора в Подмосковье

Испытания показали, что гелиоколлектор отлично работает даже в условиях Подмосковья. Система эксплуатируется следующим образом. С вечера баки заполняются водой, примерно 120-130 литров. Солнце начинает освещать гелиоколлектор в 8:30 утра (до этого на коллектор падает тень от дома). Часам к четырём солнечный коллектор затеняется деревом, которое впоследствии спилили.

После 6 часов вечера лучи падают на гелиоколлектор по касательной, и КПД системы снижается.

В итоге: 120 литров холодной воды, залитой в систему из колодца (температура воды – около 8 °C) при температуре воздуха в 22-24 °C к трем часам дня нагревается до 45 °C. К пяти часам температура воды в баке поднимется до 52 °C.

В облачные дни при температуре воздуха 18-20 °C вода в бочке нагревалась до 35 °C, и это при недостаточном утеплении.

Я специально записывал данные электросчетчика. Если раньше, до использования солнечного коллектора мы на даче «нажигали» света в месяц около 300 кВт, то после установки – по 150 кВт. Если учесть, что у нас 1 кВт стоит 4 рубля, то экономия получается 600 руб. в месяц. При проживании с мая по октябрь, а это практически пять месяцев, экономия составила 3000 рублей.

По расчётам пользователя, гелиоколлектор, с учётом затрат на всю реконструкцию системы летнего душа, окупится за 2 года эксплуатации. Т.к. гелиоколлектор доказал свою эффективность, пользователь планирует сделать небольшой солнечный коллектор (площадью до 1 кв. м) для рукомойника в доме.

Подведя итог, скажу: солнечный коллектор – штука полезная и позволяет экономить на энергоносителях. Работает, нагревая воду весной, летом и ранней осенью. Система энергонезависима. Даже если вырубили электричество, вы не останетесь без горячей воды и душа. Солнечный коллектор не надо растапливать, как дровяную водогрейную колонку. Гелиоколлектор можно спокойно оставить на неделю, ничего не сломается и не выкипит, а приехав на дачу в пятницу, у вас уже нагрето 120-150 литров воды!

Добавим, что друг пользователя, как-то подсчитав, сколько в день незаметно «сжирает» его хорошо утеплённый электрический водонагреватель на 80 литров, задумался о том, как вписать в систему ГВС коттеджа гелиоколлектор и тем самым сэкономить.

Солнечный коллектор как источник теплоснабжения дома

Солнечный свет является одним из самых мощных и легкодоступных источников энергии на нашей планете. С древних времен человечество, обожествляя дневное светило, пыталось использовать его энергию в своих практичных целях. В условиях современного развития энергосберегающих технологий солнечную энергию намного чаще, чем ранее, стали использовать в качестве источника теплоснабжения зданий и сооружений.

Применение солнечных коллекторов

Устройство, преобразующее энергию солнечного света в тепловую энергию, называют солнечным коллекторам. Солнечный коллектор может применяться как в отопительной системе здания, так и в системе горячего водоснабжения. Согласно расчетным данным, применение данных устройств в системах теплофикации зданий и сооружений дает в среднем от 30% до 60% экономии энергоносителей (газ, электричество) ежегодно, а значит, удешевляет эксплуатацию здания. Расчетная самоокупаемость систем, использующих солнечную энергию, составляет в среднем от двух до пяти лет, в зависимости от цен на энергоносители.

Солнечный коллектор для отопления дома включается в систему теплоснабжения, являясь, по сути, подогревающим теплоноситель элементом, в то время как основные источники теплофикации (газовые или электрические котлы) круглосуточно поддерживают температуру подогретого солнечным коллектором теплоносителя на уровне, необходимом по технологическим или санитарным условиям.
КПД систем альтернативного теплоснабжения выше в регионах с высокой солнечной активностью и в светлое время суток. Карта суммарной годовой солнечной радиации приведена на рисунке ниже.

Виды и различия солнечных коллекторов

На сегодняшний день распространение среди промышленно изготавливаемых солнечных коллекторов получили два вида систем:

• плоские солнечные панели;
• вакуумные (вакуумированные) трубчатые коллекторы.

Плоская солнечная панель

Является распространенным типом солнечного коллектора, используемого в современных системах гелиоэнергетики. Широкое распространение данный тип получил вследствие относительной дешевизны и простоты, как устройства, так и эксплуатации. Недостатком плоских солнечных коллекторов является значительное (до двух раз) понижение КПД в условиях отрицательных температур наружного воздуха.

Конструкция плоского солнечного коллектора.

Конструктивно представляет собой панель с площадью поглощающей поверхности 2-2,5 м2, выполненную из алюминиевых или стальных сплавов. Лицевая часть выполнена в виде листа специального гелиостекла, что обеспечивает максимальное поглощение энергии солнечного света и минимальные потери энергии с отраженными и рассеянными лучами. Непосредственно под гелиостеклом расположен поглотитель, выполняемый в виде плоской трубки из медных или алюминиевых сплавов, имеющих высокий коэффициент теплопередачи.

Трубка, как правило, имеет радиальное оребрение, что значительно повышает коэффициент теплопередачи поглотителя. На поглотитель наносится покрытие с высоким коэффициентом поглощения в спектрах теплового излучения, что повышает общий КПД коллектора. Под поглотителем располагается слой тепловой изоляции, уменьшающий тепловые потери системы в окружающую среду. Необходимая тепловая мощность солнечного коллектора достигается включением нескольких панелей в единую солнечную батарею или коллектор.

Вакуумный (вакууммированный) трубчатый коллектор

Дорогостоящий вид солнечного коллектора вследствие сложного изготовления и ряда преимуществ перед плоскими солнечными панелями. Конструктивно представляет собой ряд парных стеклянных труб, спаянных между собой, из пространства между которыми откачан воздух. Вакуум в пространстве между трубками является прекрасным тепловым изолятором и предотвращает тепловые потери в окружающую среду от теплоносителя. В меньшую трубу вводится медная, алюминиевая или стеклянная трубка поглотителя. Трубы верхней частью вводятся в распределитель, в котором циркулирует теплоноситель. Вакуумные (вакуумированные) трубчатые коллекторы по типу распределителя подразделяются на два типа: с плоской тепловой трубой и прямоточные.

Коллекторы с плоской трубой

Вакуумный трубчатый солнечный коллектор с плоской тепловой трубой – конструкция.

Представляют собой рекуперативный теплообменник, расположенный в распределителе. В этом случае теплопередача от нагретого теплоносителя вакуумной трубы к теплоносителю циркуляционного контура теплоснабжения здания происходит через стенку и теплоносители этих контуров не смешиваются. Преимущества перед прямоточными коллекторами состоят в сохранении высоких показателей работы при температуре окружающей среды до -45оС, возможности замены отдельной вакуумной трубки, вышедшей из строя, без разбора коллектора и прекращения его работы, а также в возможности регулирования угла установки каждой вакуумной трубки в пределах одного коллектора.

Прямоточные коллекторы

Прямоточный вакуумный трубчатый солнечный коллектор – конструкция.

Объединяют циркуляционный и обогревающийся контур. В распределителе проходят подающий и циркуляционный трубопроводы, к которым непосредственно присоединяются вакуумные трубки. Теплоноситель подается в распределитель по подающему трубопроводу, из которого попадает в вакуумную трубку, где проходит обогрев. Нагретый теплоноситель возвращается в обратный трубопровод и уходит непосредственно на нужды теплоснабжения. Преимущества прямоточных коллекторов перед вакуумными состоят в отсутствии промежуточной стенки между теплоносителями, что снижает тепловые потери и в возможности устанавливать коллектор на любых поверхностях под любыми углами, поскольку циркуляция теплоносителя в пределах всего коллектора будет осуществляться насосом.

Принципиальные схемы и монтаж гелиосистем

Гелиосистемы могут использоваться в качестве самостоятельного источника теплоснабжения дома в регионах с высокой солнечной активностью. В регионах с более умеренным климатом необходимо предусматривать дублирующие теплогенерирующие устройства. Кроме того, солнечная энергия может использоваться на нужды горячего водоснабжения, отопления и в качестве совмещенной схемы промежуточного догрева теплоносителей. Исходя из этого, в статье представлены несколько видов принципиальных монтажных схем.

Схема с промежуточным догревом для горячего водоснабжения

В этой схеме, как и во всех последующих, имеется контур первичного нагрева холодной воды в баке-аккумуляторе (бак-накопитель 6) от солнечного коллектора 1. Рекуперативный теплообменник 8 закрытой системы первичного нагрева расположен в нижней части бака-аккумулятора, где температура нагреваемой воды наименьшая. По отношению к нагреваемой воде система работает по типу «противоток», как наиболее экономичному. В верхней части бака вода догревается до температуры, необходимой по санитарным нормам, с помощью электрического ТЭНа 7. Управление системой в целом производится через контроллер 5, на который сведены данные от датчиков температуры Т1 и Т2, позволяющие через рабочую станцию 3 в автоматическом режиме регулировать проток теплоносителя через солнечный коллектор и напряжение, а, соответственно, и температуру на электронагревателе.

Следует отметить, что вместо электронагревателя можно использовать любой другой теплогенератор (газовый, жидкотопливный или твердотопливный). Но при этом необходимо обратить внимание на максимальную синхронизацию работы гелиосистемы и теплогенератора. Бак сброса избыточного давления 4 позволяет без участия человека и разгерметизации системы компенсировать тепловое расширение теплоносителя, а автоматический воздухоодводчик 2 автоматически удаляет из первичного контура пузырьки газа.

Такие устройства, как автоматический воздухоотводчик, рабочая станция, бак сброса излишнего давления, котроллер с датчиками температуры и теплообменник являются наиболее традиционным комплектом рабочего оборудования гелиосистем.

Закрытая схема отопления с солнечным коллектором

В такой схеме гелиосистема через бак накопитель обогревает теплоноситель в обратном коллекторе отопительной системы перед подачей теплоносителя в отопительный котел. Нужно отметить, что такие схемы в средних широтах применяются достаточно редко ввиду того, что температура в обратном трубопроводе во время отопительного сезона зачастую бывает выше той, которую способен выдавать солнечный коллектор в зимнее время. Как следствие, такая схема имеет крайне низкий КПД.

Совмещенная схема теплоснабжения

В данной схеме нагрев теплоносителя как для отопления, так и для горячего водоснабжения, осуществляется в пределах одного бака-накопителя. Фактически данная схема состоит из трех контуров:

1. Контур гелиосистемы. Представляет собой рекуперативный теплообменник, на который подается нагретый теплоноситель от солнечного коллектора. Располагается в нижней части бака-накопителя.
2. Контур отопительной системы. Это закрытая, без потерь теплоносителя, система, в которую в качестве дополнительного источника теплоснабжения, введен теплообменник гелиосистемы. Отопительный котел подключается к системе отопления через бак накопитель и догревает теплоноситель до необходимой по санитарным нормам температуры.
3. Контур горячего водоснабжения. Представляет собой открытую систему с накопительным бойлером, расположенным в верхней части бака-накопителя. Обогрев воды производится от нагретого отопительным котлом и гелиосистемой теплоносителя через стенку бойлера.

Монтаж гелиосистем может производиться на крышах,

или на уровне земли.

При монтаже на существующих строительных конструкциях необходимо уделять особое внимание нагрузкам на стены и перекрытия, которые увеличатся после монтажа и заполнения гелиосистемы. При необходимости чердачные перекрытия усиливаются дополнительными конструкциями, под расположенные на стене солнечные коллекторы подводят дополнительные опоры. Сопутствующее оборудование гелиосистем располагают, как правило, в помещении, где установлен отопительный котел.

Монтаж непосредственно коллектора необходимо производить так, чтобы он максимально облучался солнечным светом в течение дня в любое время года. Коллектор монтируется в местах, на которые не падает тень от окружающих предметов, ориентируясь по линии «запад-восток». Угол наклона коллектора к горизонтали составляет, как правило, 50-60 градусов.

Рекомендуемый угол наклона солнечного коллектора для монтажа.

Более точное значение угла наклона рассчитывают исходя из данных о наибольшей и наименьшей высоте Солнца над горизонтом в течение года в конкретной местности. Установка производится с расчетом, что угол падения солнечных лучей на коллектор будет максимально приближен к 90 градусам.

Теплоносители для гелиосистем

Основным теплоносителем для систем теплоснабжения является вода. Однако ее применение в гелиосистемах ограничено температурой кристаллизации, составляющей 0оС, а значит применение воды в роли теплоносителя ограничивается климатическими зонами, где не бывает отрицательных температур. Кроме того, содержащиеся в воде соли засоряют поверхности нагрева накипью, а коррозионный агент – кислород – повреждает металлические части систем теплоснабжения и способствует разложению теплоносителя на составляющие элементы. Поэтому для гелиосистем был разработан вид теплоносителя, лишенный вышеперечисленных недостатков.

Основой такого теплоносителя является пропиленгликоль, смешанный с водой, прошедшей водоподготовку в виде деминерализации.

Кроме того, для уменьшения коррозирующего и разлагающего воздействия кислорода, в теплоноситель добавляют антиокислительные присадки, образование пузырьков газа в жидкости уменьшается добавлением пеногасителей, а стабилизаторы, добавленные в теплоноситель, помогают сохранять раствор химически однородным. Как правило, теплоносители для гелиосистем продаются уже в готовом виде. Концентрация пропиленгликогеля в них составляет от 40% и выше, что соответствует температуре кристаллизации от -30оС и ниже. Показатель кислотно-щелочного баланса (рН) для готового теплоносителя поддерживается в щелочной зоне (≥ 7,0) для уменьшения коррозирующего действия.

При эксплуатации теплоносителей гелиосистем не следует смешивать теплоносители от разных производителей, так как разные как по количественным, так и по качественным свойствам составы могут вступить в химическую реакцию, приведя гелиосистему в негодность.

Солнечная энергетика в условиях современного энергетического и экономического кризиса является одним из перспективнейших направлений технологий, направленных на сохранение невосполнимых ресурсов нашей планеты.

Статьи по теме:

Отопительные магистрали нелегко внедрить в дизайн интерьера, не зная, как задекорировать трубу отопления. Между тем, существуют эффектные и.

Системой отопления нужно управлять, для этого существуют терморегуляторы. На данный момент их множество, поговорим сегодня обо всех имеющихся видах.

Дымоход для современной печи или котла: сэндвич дымоход из нержавеющей стали. Основные достоинства и недостатки. Правила расчета диаметра и длины.

Из статьи вы узнаете, как определить направление вращения ротора циркуляционного насоса и как, при необходимости, заставить его вращаться в.

Коаксиальный дымоход для газового котла позволяет совместить каналы подвода наружного воздуха и дымоотвода, разместив их по принципу «труба в.