Сделайте свою крышу умной, чтобы ее не снесло

Сколько снега будет на крыше зимой? Этот вопрос важен для владельцев зданий, проектировщиков и строителей. Если снег не убирать, он может повредить крышу или привести к обрушению. Прошлой зимой в России произошло 26 таких случаев, а с частными домами аварий еще больше. Решение простое: убирать снег с крыши. Но как понять, когда это делать? Привычные методы часто неэффективны и зависят от людей. Мы в ТЕХНОНИКОЛЬ разработали новый способ. 

Меня зовут Алексей Драгунов, и я вам расскажу, какое мы создали устройство для контроля за снегом на крыше. Никто до нас этого не сделал, и мы смогли запатентовать наше изобретение. Если вам интересно, как мы его разрабатывали и тестировали, делимся подробностями. Статья для тех, кто устал от необходимости вручную измерять снег на крыше, и для всех, кто интересуется новыми технологиями в урбанистике.

Как обычно решают проблемы уборки снега с крыши и почему это неэффективно

У традиционных методов контроля снеговой нагрузки есть свои недостатки: основная проблема — отсутствие оперативной реакции на изменения. Рассмотрим наиболее распространенные методы:

1. Ручное взвешивание снега

Инженер выходит на крышу с лопатой и полиэтиленовыми мешками, отмеряет на глаз один квадратный метр, собирает с выделенного пространства снег в мешок и взвешивает его. Результат зависит от добросовестности специалиста: насколько точно он отмерил площадь и как аккуратно собрал снег.

2. Специализированные снегомеры

Эти устройства обеспечивают более точные данные о снеговой нагрузке, но процесс остается трудоемким. Инженеру нужно обойти ключевые точки крыши, что требует времени и усилий. Как и в первом случае, точность зависит от внимательности инженера, а на больших крышах снег распределяется неравномерно.

3.    Насечки на парапетах.

Они помогают визуально оценить толщину снежного покрова. Инженер отмечает на парапетах 20, 40, 60 см и более. Во время проверки он издали смотрит на парапет и на глаз оценивает, какой сейчас уровень снега: 25 или 30 см, например.

Способ не учитывает плотность снега. Осенний снег чаще всего имеет низкую плотность — около 30 – 50 кг/м3. В то же время январский снег быстро становится тяжелым и может привести к критическим ситуациям даже при небольшой толщине. В первом случае даже два метра снега не окажут существенной нагрузки на крышу. Во втором случае плотность снега может быть в 10 раз больше, и уже при уровне 10 – 20 см нагрузка на крышу становится колоссальной. В таких условиях риск обрушения вполне реальный.

Мы решили создать систему мониторинга, которая будет надежнее и сможет отслеживать снеговую нагрузку в реальном времени и предупреждать о том, что снежный покров на крыше приближается к критическим значениям.

Немного статистики: зачем устанавливать датчики снеговой нагрузки

Давай разберемся на примере. В 1985 году в строительных нормах для Краснодарского края установили снеговую нагрузку в 50 кг на квадратный метр. Это соответствовало I снеговому району. Но в 2002 году новые нормы повысили эту нагрузку для некоторых районов до 100 кг/м², что уже относилось ко II снеговому району. В 2016 году новые правила подтвердили эту цифру для части региона.

В России пересматривали значения снеговой нагрузки для разных мест. Например, в 2019 году вышло обновление, где уточнили вес снега для разных снеговых районов: для I района — 0,5 кН/м², для II — 1,0 кН/м² и так далее, вплоть до VIII района с 4,0 кН/м².

Эти изменения показывают, что нормы подстраиваются под меняющийся климат и помогают обеспечить безопасность зданий. Но многие здания в России построены по старым нормам, которые не учитывают современные изменения климата. Такие объекты находятся в зоне повышенного риска, поэтому важно следить за снеговой нагрузкой на них, чтобы избежать аварий.

 

Как работают датчики снеговой нагрузки

Система мониторинга снега позволяет в режиме реального времени контролировать снеговую нагрузку на крышах зданий. Основу системы составляют датчики, фиксирующие параметры снега: его толщину и вес на квадратный метр. Эти данные передаются в онлайн-платформу, где информация анализируется и визуализируется для удобства инженеров и служб эксплуатации. Система помогает своевременно выявлять опасные ситуации, предотвращать превышение предельных нагрузок и избегать аварийных обрушений, сохраняя безопасность зданий и окружающих.

Мы разработали три вида датчиков. Первый измерял только нагрузку. Но служба эксплуатации отметила, что при ручных замерах нужно фиксировать еще и толщину снега: это особенно важно для скатных крыш, с которых слишком толстый покров снега может сойти лавиной. Поэтому мы создали новую версию девайса с оптическим датчиком, который следит именно за толщиной. А после совместили их в одно устройство с двойным функционалом.

Каждый датчик имеет уникальный QR-код. При установке инженер сканирует метку, регистрируется в личном кабинете и создает учетную запись для объекта. Затем открывается спутниковая схема крыши, где можно точно указать место установки датчика и задать максимальную предельную нагрузку. Хотя крыша проектируется с учетом снегового района, важно учитывать дополнительные факторы. 

В местах с высокими парапетами или вертикальными стенами может образоваться снеговой мешок, что часто приводит к обрушениям. На прямоугольных крышах вдоль парапетов скапливается больше снега, и конструкцию нужно дополнительно усиливать, но в реальности подобные требования не всегда соблюдают.

Когда снежная масса приближается к предельному значению и достигает 60% от заданного уровня, система отправляет инженерам уведомление на телефон или электронную почту. 

«Через каждый 10%» устройство будет напоминать о необходимости скорой уборки. К системе оповещения можно подключить неограниченное число сотрудников — от дворника до генерального директора.  Это позволяет оперативно реагировать на изменения нагрузки и планировать уборку снега.

Количество необходимых датчиков зависит от геометрии крыши и желаемой точности мониторинга. Для простых форм достаточно минимального количества датчиков, а для сложных конструкций потребуется больше устройств. Так, для разноуровневой крыши крупного торгового центра, важно учитывать множество факторов. Разнообразие высоты парапетов и наличие надстроек создают потенциальные места для образования снеговых мешков. 

Эти участки требуют особого внимания, поскольку именно там обычно скапливается снег. В идеале необходимо устанавливать датчики в каждую из таких зон. Но чаще всего компании выбирают поэтапный подход: сначала устанавливают, например, пять датчиков на определенный участок крыши, а через год могут добавить новые при необходимости. Проектно-расчетный центр ТЕХНОНИКОЛЬ предоставит индивидуальные рекомендации по установке датчиков в зависимости от условий и требований объектов.

 

Для каких крыш подходят датчики снеговой нагрузки и как их монтировать

Система мониторинга снеговой нагрузки подходит для различных типов крыш. Плоские крыши из профлиста требуют особого внимания, поскольку экономия на толщине металла и шаге установки прогонов приводит к недостаточной прочности конструкции. В таких случаях мониторинг снеговой нагрузки становится особенно важным для предотвращения повреждений. 

В отличие от них, бетонные крыши обычно обладают большим запасом прочности, и снег на них редко убирают. Тем не менее система мониторинга здесь также может быть полезна для контроля состояния крыши в экстремальных погодных условиях. 

Крыши из ребристых панелей, несмотря на их широкое использование, часто относятся к конструкциям с ограниченным запасом прочности. Особенно это актуально для зданий, построенных несколько десятилетий назад, которые могут находиться в ветхом состоянии. По своей надежности они ближе к крышам из профлиста, чем к монолитным бетонным перекрытиям. В таких случаях система мониторинга снеговой нагрузки становится критически важной, поскольку позволяет отслеживать состояние крыши и предотвращать перегрузки, которые могут привести к деформациям или авариям.

Датчики снеговой нагрузки подойдут для любых объектов — от торговых центров до жилых комплексов. Минимальный комплект системы мониторинга крыши включает в себя все необходимые компоненты. В его состав входит датчик, который может быть как проводным, так и беспроводным. Также в комплекте есть приемное устройство — небольшая коробочка, которая обеспечивает передачу данных с датчиков на сервер Smart.roof.ru. В щитке системы располагается роутер с 4G модемом и предустановленной SIM-картой. Заказчику достаточно подвести линию питания 220 В к щитку и подключить провод питания к приемному устройству. Если используется беспроводной датчик, его нужно вынести на крышу, распаковать и установить в нужном месте.

ТЕХНОНИКОЛЬ регулярно проводит обучение в собственных учебных центрах. Любой подрядчик или кровельщик может пройти курс по монтажу таких систем и получить сертификат мастерства. На платформе Smart.roof.ru они могут искать заказы для установки систем мониторинга.

Датчики системы мониторинга могут передавать данные в платформу Smart.roof.ru, где информация отображается в удобном формате. Если требуется, систему можно интегрировать в существующую BMS здания, но использование платформы Smart.roof.ru не требует дополнительных интеграций. В личном кабинете также предусмотрен модуль архивного хранения, который позволяет загружать чертежи, схемы и фотографии объекта. Это особенно полезно для небольших объектов, где нет централизованной системы хранения данных, и документы часто находятся на личных устройствах сотрудников, что повышает риск их утраты.

 

Датчики снеговой нагрузки «подскажут»: «Пора убирать!»

С появлением системы мониторинга снеговой нагрузки клиенты ТЕХНОНИКОЛЬ пересмотрели свои подходы к уборке снега. Раньше подрядчики устанавливали фиксированные цены на услуги, основываясь на площади крыши, без учета условий реальной зимы. Заказчики часто сталкивались с ситуацией, когда они платили за уборку, а снега почти не было.

Датчики снеговой нагрузки помогают запланировать уборку определенных участков крыши и избежать лишних затрат. Система не освобождает от контроля, но помогает оптимизировать расходы. Например, можно заранее определить, какие зоны нуждаются в очистке. По оценкам ТЕХНОНИКОЛЬ, на объектах с установленной системой удается сэкономить как минимум одну уборку снега за сезон, особенно в весенний период.

ТЕХНОНИКОЛЬ планирует расширить функционал личного кабинета, чтобы можно было самостоятельно выделять участки крыши для уборки. Также рассматривается возможность интеграции с платформой Smart.roof.ru — сервиса для поиска строительных заказов и подрядчиков. Заказчик подтверждает, что ему нужна уборка. Запрос автоматически уходит на платформу, которая ищет подходящего подрядчика. В назначенный день он приезжает на объект и делает свою работу.

Еще скажу, что есть разные уровни патентов. Наш продукт соответствует самому высокому уровню — патенту на изобретение. И весь процесс производства проходит внутри ТЕХНОНИКОЛЬ. Да, в нашей продукции есть и китайские комплектующие, в частности, электронные компоненты. Например, конденсаторы и резисторы. Но мы сами проектируем и изготавливаем электронные платы, а все остальное производят наши партнеры в Москве и Санкт-Петербурге.