Устройство для защиты крыши здания и сооружения от образования наледи и сосулек

Устройство для защиты крыши здания и сооружения от образования наледи и сосулек

Реферат

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации зданий и сооружений и может быть использовано для предотвращения образования на кромках крыши наледи и сосулек.

Известно устройство для удаления льда с крыш зданий и сооружений, включающее источник механических импульсов с узлом крепления на знании или сооружении и упругий элемент, расположенный вдоль карниза крыши, связанный с источником механических импульсов. См. патент РФ на изобретение №2169245 по кл. 7 Е04D 13/00, опубл. 20.06.2001 г., бюл. №7. Устройство дополнительно снабжено подпружиненными в противоположном направлении действию механических импульсов штоками, с одной стороны связанными с упругим элементом, выполненным в виде линейного волновода, механически развязанного с карнизом крыши, а с другой стороны - с источником механических импульсов. Кроме того, известное устройство содержит ряд дополнительных признаков, улучшающих его технические и эксплуатационные характеристики. В известном устройстве за счет подпружиненных штоков обеспечивается концентрация импульса силы от источника его возмущения на линейный волновод, увеличивая тем самым амплитуду силового возмущения, передаваемого на сосульки. Чем обеспечивается отрыв их от крыши и сброс под действием собственной силы тяжести вниз на землю. В данном устройстве также, при отрыве сосулек от крыши неизбежны различного рода повреждения кровли крыши.

Известны методы защиты кровель от образования наледи и сосулек путем обогрева части кровли по пути движения талых вод - ендовы, водосточные желоба, водосточные трубы. Основные производители подобных систем - EBERLE (Германия), ССТ (Россия), OJ (Норвегия), RAYCHEM (США), DE-Y1 (Дания), ENSTO-NOKIA (Финляндия) См., например, С.Михин. Антиобледенительные системы «DE-Y1» Журнал «Строительный сезон», №9 (146). Такие системы позволяют обеспечить отвод талых вод по обогреваемой поверхности, что предупреждает образования обледенения и исключает возможность образования сосулек. Вместе с тем, как показывают расчеты и опыт эксплуатации, для оборудования подобными системами требуются большой расход электрической энергии (примерно 150 квт·час на 1 погонный метр кровли за сезон) и значительную установочную мощность, составляющую десятки кВт на здание, что не всегда приемлемо, особенно для зданий, размещенных в старых обустроенных районах.

Значительное внимание в литературе уделено специальным покрытиям, позволяющим снижать вероятность образования наледи и сосулек. Так, например, известно противообледенительное покрытие, которое включает в себя неполярные каучуки и может быть нанесено на поверхность, предотвращаемую от нарастания льда (описание изобретения к патенту РФ №2086601 по Кл. 6 С09К 3/18). Покрытие может обеспечить эффективную защиту поверхности на длительный срок от нарастания льда. Однако для защиты крыши от наледи и сосулек, возникающих на ее нижних кромках использование известного покрытия дорого и не всегда эффективно. Так, на отлогих крышах возможно смерзание льда по всей поверхности крыши, разрушение которого может произойти лишь при нарастании больших сосулек, угрожающих безопасности населения.

Наиболее близким техническим решением является устройство крыши здания и сооружения, включающее кровлю, на поверхность которой нанесено противообледенительное покрытие полосой вдоль нижней кромки кровли, ширина полосы в зависимости от климатической зоны и наклона крыши определяется значением от 0,1 м до 2,5 м.; полоса покрытия нанесена с напуском относительно кровли на величину свисания не менее 2 см вниз от ее нижней кромки; угол между поверхностью кровли и плоскостью напуска не превышает значения 180°, cм. патент РФ №2244790, МПК Е04D 13/076.

Данная конструкция позволяет снизить вероятность образования наледи на нижней части кромки, а следовательно, и сосулек без дополнительных энергозатрат. Вместе с тем, при повышении температуры в чердачном помещении, вследствие таяния снега в верхней части кровли происходит перетекание талых вод на антиобледенительное покрытие и образование сосулек. Несмотря на то, что связь образуемых сосулек с антиобледенительным покрытием незначительна, их удержание на поверхности осуществляется за счет связи с наледью, содержащейся в верхней части кровли и для их удаления необходимо проводить обслуживание кровли. Несмотря на то, что для удаления сосулек с антиобледенительного покрытия достаточно незначительные усилия, для их реализации необходимо обслуживающему персоналу подниматься на кровлю и осуществлять воздействие по всему периметру кровли в местах образования сосулек.

Целью настоящего изобретения является упрощение процесса обслуживания кровли и снижение вероятности образования сосулек при ограниченных энергозатратах.

Для достижения поставленной цели в известном техническом устройстве, содержащем антиобледенительное покрытие, установленное вдоль нижней кромки кровли с напуском вниз, антиобледенительное покрытие закреплено между нижней кромкой кровли и верхней кромкой водоотводящего желоба и снабжено нагревательным кабелем, установленным под антиобледенительным покрытием на верхней кромке водоотводящего желоба;

удельная тепловая мощность нагревательного кабеля на единицу длины его составляет не менее 10 Вт/м и увеличивается пропорционально удалению от верхней точки желоба, достигая в нижней его точке значения не менее чем на 50% превышающее значение тепловой мощности в верхней его точке;

снабжено теплоизолирующим жгутом, установленным под антиобледенительным покрытием вдоль нагревательного кабеля с внутренней стороны водоотводящего желоба.

Предлагаемое техническое решение путем подачи питания на нагревательный кабель позволяет избежать примерзания талых вод к наледи, что в сочетании с наличием на дальнейшем пути талых вод антиобледенительного покрытия снизит вероятность образования сосулек. Учитывая, что нагрев производится не по всей поверхности прохождения талых вод, а обогревается лишь часть антиобледенительного покрытия, установленного на верхней кромке водосточного желоба, дополнительные энергопотери будут незначительны.

На чертеже 1 представлена условная схема предлагаемого технического решения. Устройство включает в себя антиобледенительное покрытие 1, выполненное, например, из ткани, пропитанной гидрофобным составом, например, из стеклоткани, пропитанной тефлоном. См., например, http//www.beltimpex.ru. Либо тонкого листового материала, покрытого гидрофобным материалом, например самоклеющимся стеклотканным материалом, пропитанным тефлоном. См., например, http//www.beltimpex.ru. Покрытие выполнено по размеру поверхности, перекрывающей пространство между нижней кромкой 2 крыши и верхним краем водоотводящего желоба 3. Крепление покрытия на крыше может быть осуществлено различным способом. На фиг.1 представлен вариант крепления антиобледенительного покрытия на крыше, когда в нижнем крае полотна, на расстоянии не менее 1 см от края, с шагом не более 1 м (не показан), выполнены отверстия с установленными люверсами 4. Форма отверстий не имеет принципиального значения (круглая, овальная, прямоугольная и пр.) и выбирается исходя из конкретной конструкции. Принципиальным является площадь проходного сечения, которая определяется размером S-образного крючка 5, толщина прутка которых d выбирается исходя из условий прочности крепления на кромке крыши 2. S-образные крючки 5 одним своим концом вставлены в отверстие люверсов 2. Свободные концы крючков предназначены для монтажа устройства на кромке крыши 2.

Нагревательный кабель 6 установлен под антиобледенительным покрытием 1 на верхней кромке водоотводящего желоба 3 и соединен с устройством включения и выключения его (не показан). С целью защиты антиобледенительного покрытия и нагревательного кабеля от повреждения острыми кромками водоотводящего желоба, а также исключения возможности попадания воды под обледенительное покрытие, поверхность кромки водоотводящего желоба может быть закрыта специальной прокладкой 7, выполненной из мягкого материала, например резинового уплотнителя или ленты герлен. Вдоль нагревательного кабеля 6 со стороны противоположной от нижней кромки крыши 2 на верхней кромке желоба 3 установлен теплоизолирующий жгут 8. Крепление нагревательного кабеля и теплоизолирующего жгута может быть объединено и выполнено различным способом. Принципиальным является область расположения теплоизолирующего жгута относительно нагревательного кабеля - с противоположной от нижней кромки крыши стороны.

Монтаж устройства на крыше осуществляется следующим образом. Вначале на верхнюю кромку желоба 3 монтируют специальную прокладку 7. Далее вдоль верхней кромки желоба 3, поверх прокладки 7 закрепляют нагревательный кабель 6 и теплоизолирующий жгут 8. Крепление нагревательного кабеля 6 и теплоизолирующего жгута 8 может быть осуществлено совместно специальными скобами (не показано). Покрытие 1 с установленными в отверстиях люверсов 4 крючками 5 натягивается на нижнюю кромку крыши 2 таким образом, чтобы свободные концы крючков 5 своими зацепами охватили нижнюю кромку крыши. Далее, подгибая верхний край покрытия на внутреннюю поверхность водоотводящего желоба 3 поверх нагревательного кабеля 6 и теплоизолируюшего жгута 8 с помощью винтов (саморезов) 9 крепят верхний край покрытия к водоотводящему желобу 3.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Значительная часть осадков, попадая на антиобледенительное покрытие 1, вследствие его гидрофобности и слабой адгезии ко льду, а также значительного угла наклона крыши скатываются вниз. Талые воды, образуемые вследствие таяния снегового покровы верхней части крыши из-за солнечной радиации либо тепловых потоков подкрышевого пространства задерживаются водоотводящими желобами. При значительной снеговой нагрузке и замерзании талых вод в водоотводящих желобах происходит переполнение водоотводящих желобов 3. Наличие соединения антиобледенительного покрытия с желобом 3 при замерзании воды обеспечивает надежную герметизацию стыка с покрытием, и вода перетекает на антиобледенительное покрытие и в значительных случаях падает вниз, не причиняя каких-либо проблем в эксплуатации кровли. В случае возникновения метеорологической ситуации (интенсивность талых вод, температура воздуха, ветер, ветровые возмущения антиобледенительного покрытия и пр.), когда на поверхности антиобледенительного покрытия начнут образовываться сосульки, включается нагревательный кабель обогрева 6. Тепловые потоки нагревательного кабеля 6, мощность которых составляет не менее 10 вт/м, расплавляют связи сосулек с наледью переполненного водоотводящего желоба и вследствие слабости связи сосулек с антиобледенительным покрытием под действием собственного веса и колебаний покрытия сосульки падают вниз. Тепловая мощность нагревательного кабеля выбирается конкретно для каждой кровли и определяется в основном ее конструктивными особенностями (в значительной степени тепловыми потоками чердачного пространства). Размер минимальной мощности выбран полуэмпирическим путем исходя из преимущественных значений температуры наледи, воздуха антиобледенительного покрытия и пр. факторов, в период интенсивного образования сосулек. Учитывая, что интенсивность талых вод, а также интенсивность образования сосулек увеличивается в нижней части желоба, для более эффективного использования энергии нагревательного кабеля необходимо увеличение интенсивности его теплоотдачи а нижней части водоотводящего желоба, т.е. в месте наиболее интенсивного образования сосулек. Степень увеличения интенсивности теплоотдачи определяется также конструктивными особенностями кровли - угол ската кровли, угол наклона водоотводящего желоба и пр. Как показывает анализ существующих конструкций крыш, увеличение интенсивности теплоотдачи в нижней части водоотводящего желоба существенно повышает эффективность использования энергии выделяемого тепла. Теплоизолирующий жгут 8 закрывает поток тепла от нагревательного кабеля к наледи водоотводящего желоба, что позволяет сконцентрироваться на плавлении связей сосулек с наледью, что также позволяет сократить тепловые потери и повысить эффективность использования затраченного тепла. В отличие от известных систем борьбы с сосульками путем нагрева в предлагаемом устройстве нагрев используется не для плавления наледи и снежного покрова на крыше, а только лишь для облегчения отрыва сосулек от наледи. Что значительно снижает объем потребляемой энергии.

Таким образом, в предлагаемом устройстве благодаря новым существенным признакам в совокупности с известными значительно упрощается процесс обслуживания кровли, который сводится к включению питания на обогреваемый кабель в условиях повышенной вероятности образования сосулек. При необходимости этот процесс может быть автоматизирован путем включения в систему дополнительных устройств элементов автоматики.

1. Устройство для защиты крыши здания и сооружения от образования наледи и сосулек, содержащее антиобледенительное покрытие, установленное вдоль нижней кромки кровли с напуском вниз, отличающееся тем, что антиобледенительное покрытие закреплено между нижней кромкой кровли и верхней кромкой водоотводящего желоба и снабжено нагревательным кабелем, установленным под антиобледенительным покрытием на верхней кромке водоотводящего желоба.

2. Устройство для защиты крыши здания и сооружения от образования наледи и сосулек по п.1, отличающееся тем, что удельная тепловая мощность нагревательного кабеля на единицу длины его составляет не менее 10 Вт/м и увеличивается пропорционально удалению от верхней точки желоба, достигая в нижней его точке значения, не менее чем на 50% превышающее значение тепловой мощности в верхней его точке.

3. Устройство для защиты крыши здания и сооружения от образования наледи и сосулек по п.1, отличающееся тем, что снабжено теплоизолирующим жгутом, установленным под антиобледенительным покрытием вдоль нагревательного кабеля с внутренней стороны водоотводящего желоба.