RU118996U1 - Устройство для растапливания снега с поверхности плоских крыш - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к системам вентиляции воздуха в зданиях, в частности, к оборудованию крыш зданий антиобледенительными устройствами, сопряженными с каналами выброса «отработанного» воздуха системой вытяжной вентиляции из помещений зданий в атмосферу, а также утилизации снега и наледей с прилегающих территорий здания, например, асфальтобетонных.

Задача полезной модели - создать простое и эффективное устройство для утилизации выпавшего и лежащего на поверхности крыши и на прилегающей территории здания снега и таким образом исключить избыточную статическую нагрузку на кровлю и опорные конструкции крыши зданий и предотвратить образование наледей и сосулек, т.е. подойти к решению проблемы по-новому, в комплексе: решать проблему не тогда, когда уже произошло накопление снежной массы и образование наледи и сосулек и требуется их устранение, а устранять причины их образования.

Устройство (рис.1) монтируется на плоской поверхности крыши 1 или прилегающих территорий здания. Оно содержит каналы подвода теплоносителя, выполненные в виде тепловых труб 4. Одним концом тепловые трубы 4 присоединены к решеткам 3, а другим концом сопряжены с термическими зонами 5 в виде замкнутого пространства. Конструктивно термические зоны 5 могут быть прямоугольными, овальными, сферическими и пр. Зоны 5 смонтированы непосредственно на поверхности крыши 1 или прилегающих территориях здания, так как они имеют сборно-разборную конструкцию, и установлены над сливными воронками 2 ливневой канализации. В теплое время года, за ненадобностью, их разбирают и хранят до следующего зимнего периода.

Устройство работает следующим образом. Теплый поток «отработанного» воздуха вытяжной системы вентиляции через решетки 3 воздуховодов поступает в каналы подвода теплоносителя - тепловые трубы 4, а оттуда в термические зоны 5.

Воздушный тепловой поток имеет достаточную плотность и теплопередачу для создания тепловых площадок на поверхности крыши 1, формируемых термическими зонами 5.

Таким образом, как на поверхности термических зон, так и под ними устанавливается постоянная положительная температура, которая ведет к таянию снега в районе термических зон 5 и сливу талой воды в ливневую канализацию через сливные воронки 2. При такой схеме работы устройства накопления снежной массы и, как следствие, наледей и сосулек нет вовсе, так как постоянно тающий снег и слив талой воды с поверхности крыши не дает им образовываться. При этом снег с обслуживаемой территории не сбрасывается, не вывозится, а складируется в термический зоны для его утилизации (таяния).

Технический результат полезной модели при ее использовании заключается в значительном преимуществе ее перед известными аналогами.

- обеспечение безопасности: защита кровли, водосточных труб, сливных воронок, желобов, фасадов от повреждений и возможных разрушений в зимний период, а также от образования сосулек и ледяных глыб и связанной с ними опасностью;

- экономичность: в отличие от традиционной очистки кровли от снега и льда (механическое скалывание, электрообогрев и прогрев горячей водой) не требуется применения сложных ресурсозатратных конструкций. Достаточно рационально использовать дешевый источник тепла вытяжной системы вентиляции самого здания;

- долговечность: сборно-разборная и мобильная конструкция полезной модели может служить годами, не требуя новых капитальных вложений. Требуется лишь ее профилактика перед началом зимнего сезона;

- универсальность: полезную модель можно использовать для любого материала покрытия поверхности крыши - битума, рубероида, плитки, бетона, а также для дешевой утилизации снега и наледей с асфальтобетонных поверхностей прилегающих территорий зданий, илл.1

Description

Полезная модель относится к системам вентиляции воздуха в зданиях, в частности, к оборудованию крыш зданий антиобледенительными устройствами, сопряженными с каналами выброса «отработанного» воздуха системой вытяжной вентиляции из помещений зданий в атмосферу, а также утилизации снега и наледей с прилегающих к зданию территорий, например, асфальтобетонных.

Период зимних оттепелей является неблагоприятным временем для крыш зданий, так как перепады температур способствуют размораживанию и замораживанию снега, которое ведет к образованию ледяных заторов на поверхности водостоков и сосулек на карнизах зданий и кромках крыш.

Особенно интенсивно процесс обледенения крыш протекает при периодических перепадах суточных температур за короткий период времени (1-3 суток). Тающий под воздействием тепла снег образует воду, стекающую по скатам и водостокам крыш и скапливающуюся у краев, где и происходит ее повторное замораживание.

Когда снова идет снег, или когда он снова начинает таять, вода задерживается у образованной с прошлого таяния ледяной кромки на краю крыши и создает новый затор и сосульки, вместо того, чтобы свободно стекать вниз.

Кроме того, в зданиях с плоскими крышами, где сброс воды в ливневую канализацию происходит менее интенсивно, чем с поверхности наклонных крыш, вода попадает в трещины кровли и замерзает там, образуя лед. Превращаясь в воду под действием тепла и вновь кристаллизуясь под действием холода, масса льда в трещинах начинает увеличиваться, вызывая значительные знакопеременные напряжения, негативно воздействующие на кровлю. Трещины растут и постепенно разрушают поверхность кровли, особенно мягкую, например, рубероид. Это приводит к протечкам воды через трещины в чердачное пространство, а далее в жилые помещения верхних этажей зданий.

Особенно остро проблема утилизации снега с поверхности крыш зданий и предотвращения образования наледей и сосулек проявила себя в настоящее время. На сегодняшний день в каждом городе расположено достаточное количество торгово-развлекательных и спортивных комплексов с большой площадью крыш, которые являются местом значительного скопления граждан. Современный архитектурный дизайн этих зданий схож и представляет собой, как правило, быстро возводимую коробку с плоской крышей. В зимний период на кровле таких зданий накапливается большое количество снега, который под действием оттепелей превращается в лед и сосульки. Это представляет большую опасность для пешеходов и самих зданий подобного типа, крыша которых представляет собой каркасную конструкцию, возводимую из современных легких материалов, которой грозит угроза обрушения кровли под действием избыточной массы накопившегося снега.

Борьба с обледенением поверхности крыш и образованием сосулек по ее периметру ведется различными способами с применением устройств различной конструкции.

Известны приспособления по механическому удалению наледей и сосулек с поверхности водостоков и карнизов кровли, например,

- а.с. №30701 (скалывающее приспособление с лотком)

- а.с. №347393 (приспособление в виде кольцевого корпуса с шарнирно закрепленным подпружиненным лотком и тягой)

- патент №2096567 (приспособление, перемещающееся по тросу с изогнутой поворотной вилкой, соединенной с уголком)

Проведение работ по механическому скалыванию льда и сосулек небезопасно и приводит к повреждению кровли, водостоков, карнизов и пр.

Известны системы антиобледенения кровли здания при помощи электрообогрева посредством применения саморегулирующихся греющихся электрокабелей со специальной полимерной морозостойкой оболочкой, снабженные автоматическими системами управления, например,

- кабельная система «Теплоскат» с электрическим подогревом кровли, сливных воронок и водосточных труб (Н.Н.Хренков, «Кабельные системы обогрева и их применение в строительстве», изд. «Стройматериалы», №11, 1995 г., стр.15-17)

- система антиобледенения кровли компании «Nelson Heat Tracing System» с электроподогревом кровли, водосточных труб и прокладкой дополнительного кабеля типа «капающая грань» по кромке крыши ()

- патент №2158809 (водосточная система с электрическим подогревом), электрические гибкие нагревательные кабели которой размещены непосредственно на внешней поверхности сливных воронок и водосточных труб под слоем теплоизолирующего материала

Недостатком кабельных систем является высокий уровень энергопотребления. При этом существенное количество тепла теряется через стенки водосточной трубы, а также за счет фактора образования естественной «тяги» подогретого воздуха в обогреваемой водосточной трубе. Кроме того, необходимость использования специального кабеля обуславливает высокую стоимость подобных электросистем.

Известны устройства термического растапливания снега и льда на поверхности крыш зданий, теплоносителем в которых является горячая вода, например,

- система термического растапливания снега (). В данной системе горячая вода, поступающая из обратного контура системы центрального отопления, циркулирует по 5-ти ярусному разветвленному трубопроводу, находящемуся непосредственно под крышей дома, который равномерно распределяет тепло по всей поверхности крыши. Излучается примерно 60% тепла, что способствует эффективному таянию снега и предотвращает появление обледенений

- патент №23450 U1 (водовод для скатной крыши многоэтажного здания). Представляет собой систему подогрева зоны сливных отверстий и труб водостока горячей водой, поступающей из системы центрального отопления здания. Состоит из трубы, проложенной вдоль водосборных лотков, вход которой соединен с подающим трубопроводом системы горячего водоснабжения здания, либо с обратным контуром теплосети, а выход с гофрированными трубками, пропущенными внутри труб водостока, через которые вода, отдав тепло, возвращается в систему.

Недостаток систем термообогрева крыш горячей воды заключается в сложности их конструкции, содержащей разветвленную систему трубопроводов, наличие многочисленной запорной и регулировочной арматуры, а также значительные потери тепла водой, возвращаемой в теплосеть обратно, затраченные на обогрев кровли зданий. Восполнение потерь тепла достигается за счет постоянного поддержания высокой температуры нагнетаемой горячей воды, что ведет к дополнительным энергозатратам на ее нагрев.

Известны устройства термического растапливания снега и льда на поверхности крыш зданий, теплоносителем в которых является теплый воздух вытяжных вентиляционных систем зданий, например,

- патент №2301311, «Устройство для предотвращения образования сосулек», которое является прототипом (наиболее близким аналогом) заявленной полезной модели, так как содержит наибольшее количество сходных с ней существенных признаков.

Известное устройство содержит нагреватель кровли в виде тепловых труб, покрытых слоем теплоизоляции и установленных в чердачном пространстве здания. Одним концом, в зоне испарения, трубы подведены к вытяжному каналу вентиляционной системы, а другим, в зоне конденсации, закреплены под водостоками и желобами крыши. Проходя по трубам, горячая вода согревает воздух вблизи водостоков и желобов крыши, вызывая таяние наледи и сосулек. Образовавшаяся талая вода стекает по водостокам.

Недостатком такого устройства является его ограниченные возможности:

- количество тепловых зон ограничено шириной вентиляционного канала;

- зона конденсации расположена на ограниченном участке поверхности крыши - ближе к желобам, расположенным на краях скатов крыши;

- такая конструкция предотвращает образование сосулек, но не устраняет причину их образования, т.е. не предназначена для таяния снега, накапливающегося на крыше;

Задача полезной модели - создать простое и эффективное устройство для утилизации выпавшего и лежащего на поверхности крыши и прилегающей территорий здания снега и таким образом исключить избыточную статическую нагрузку на кровлю и опорные конструкции крыши здания и предотвратить образование наледей и сосулек, т.е. подойти к решению проблемы по-новому, в комплексе: решать проблему не тогда, когда уже произошло накопление снежной массы и образование наледи и сосулек и требуется их устранение, а устранять причины их образования.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для утилизации снега с поверхности плоских крыш и прилегающей территории зданий, предотвращающее избыточную статическую нагрузку на кровлю и опорные конструкции крыши здания, а также образование наледей и сосулек направленным тепловым потоком вытяжной вентиляционной системы здания посредством каналов подвода теплоносителя, выполнено в виде тепловых труб. Тепловые трубы одним концом присоединены к решеткам воздуховодов вытяжной вентиляционной системы, а другим сопряжены с термическими зонами в виде замкнутого пространства. Термические зоны смонтированы на поверхности крыши, установлены над сливными воронками ливневой канализации и выполнены конструктивно сборно-разборными и мобильными.

Заявленная полезная модель характеризуется совокупностью следующих существенных признаков и взаимодействием их причинно-следственных связей.

- предотвращение избыточной статической нагрузки на кровлю и опорные конструкции крыши здания, а также образования наледей и сосулек обусловлено необходимостью утилизации лежащего на крышах снега принудительным способом его таяния;

- принудительное таяние снега осуществляется тепловым потоком вытяжной вентиляционной системы самого здания и обусловлено нулевыми энергозатратами, т.е. использованием дешевого тепла, которое можно без особого труда утилизировать с явной пользой;

- направленное распространение теплового потока посредством каналов теплоносителя обусловлено необходимостью создания теплового потока определенной плотности, т.к. температура «отработанного» воздуха в зоне выброса (решетка воздуховода вытяжной вентиляционной системы) в зимнее время невысока, но достаточна для осуществления таяния снега (примерно, до 20 град.);

- выполнение каналов подвода тепла в виде труб необходимо для преодоления аэродинамического сопротивления потоку воздуха в вытяжной системе вентиляции, что обеспечит нормальный режим ее работы с постоянным коэффициентом теплопередачи;

- подача тепла из вытяжной вентиляционной системы в термические зоны необходимо для создания локальных площадок с постоянной положительной температурой при любых отрицательных температурах воздуха в окружающем пространстве;

- выполнение термических зон в виде замкнутого пространства сделает их мощными аккумуляторами тепла и вызовет активное таяние снега на их поверхности и в непосредственной близости от них, а также на прилегающих территориях здания;

- транзит тепла осуществлен по оптимально короткому пути от решетки воздуховодов вытяжной вентиляции до входа в термическую зону, что обеспечит минимальные потери тепла и создаст условия для возникновения в ней постоянной положительной температуры;

- установка термических зон над сливными воронками ливневой канализации приведет к наличию постоянной положительной температуры непосредственно в зоне слива талой воды, что гарантирует постоянный отток воды с крыши в условиях зимнего периода;

- выполнение термических зон конструктивно сборно-разборными и мобильными упростит монтаж устройства и позволит осуществить его из сборных единиц непосредственно на самой крыше с наименьшими затратами труда, без применения подъемно-транспортных устройств;

- при наступлении положительных температур окружающего воздуха, можно демонтировать устройство полностью, что увеличит срок его службы;

Таким образом, исходя из вышеописанного уровня техники аналогичных известных устройств, на дату подачи заявки не известно средство того же назначения, что и заявляемая полезная модель, которому присущи все приведенные в независимом пункте формулы и раскрытые в описании существенные признаки (т.е. вся их совокупность), включая характеристики назначения, что означает соответствие заявляемой полезной модели критерию «новизна».

Подготовка производства и освоение промышленного выпуска продукции по заявленной полезной модели в различных отраслях экономики и социальной сферы не представляет никаких конструктивно-технологических и производственных трудностей. Отсюда следует соответствие критерию «промышленная применимость».

На рис.1 представлена конструктивная схема выполнения предлагаемой полезной модели.

Устройство (рис.1) монтируется на плоской поверхности крыши 1 и прилегающей территории здания. Оно содержит каналы подвода теплоносителя, выполненные в виде тепловых труб 4, которые конструктивно могут быть покрыты слоем теплоизоляции (для уменьшения потерь тепла). Одним концом тепловые трубы 4 присоединены к решеткам 3, а другим концом сопряжены с термическими зонами 5 в виде замкнутого пространства. Конструктивно термические зоны 5 могут быть прямоугольными, овальными, сферическими и пр. Зоны 5 смонтированы непосредственно на поверхности крыши 1 и прилегающих территориях зданий, так как они имеют сборно-разборную конструкцию, и установлены над сливными воронками 2 ливневой канализации. В теплое время года, за ненадобностью, их разбирают и хранят до следующего зимнего периода.

Устройство работает следующим образом. Теплый поток «отработанного» воздуха вытяжной системы вентиляции через решетки 3 воздуховодов поступает в каналы подвода теплоносителя - тепловые трубы 4, а оттуда в термические зоны 5.

Воздушный тепловой поток имеет достаточную плотность и теплопередачу для создания тепловых площадок на поверхности крыши 1, формируемых термическими зонами 5.

Таким образом, как на поверхности термических зон 5, так и под ними устанавливается постоянная положительная температура, которая ведет к таянию снега в районе термических зон 5 и сливу талой воды в ливневую канализацию через сливные воронки 2. При такой схеме работы устройства, накопления снежной массы и, как следствие, наледей и сосулек нет вовсе, так как постоянно тающий снег и слив талой воды с поверхности крыши не дает им образовываться. При этом снег с обслуживаемой территории не сбрасывается, не вывозится, а складируется в термический зоны для его утилизации (таяния).

Технический результат полезной модели при ее использовании заключается в значительном преимуществе ее перед известными аналогами.

- обеспечение безопасности: защита кровли, водосточных труб, сливных воронок, желобов, фасадов от повреждений и возможных разрушений в зимний период, а также от образования сосулек и ледяных глыб и связанной с ними опасностью;

- экономичность: в отличие от традиционной очистки кровли от снега и льда (механическое скалывание, электрообогрев и прогрев горячей водой) не требуется применения сложных ресурсозатратных конструкций. Достаточно рационально использовать дешевый источник тепла вытяжной системы вентиляции самого здания;

- долговечность: сборно-разборная и мобильная конструкция полезной модели может служить годами, не требуя новых капитальных вложений. Требуется лишь ее профилактика перед началом зимнего сезона;

- универсальность: полезную модель можно использовать для любого материала покрытия поверхности крыши - битума, рубероида, плитки, бетона, а также для дешевой утилизации снега и наледей с асфальтобетонных поверхностей прилегающих территорий здания.

Claims (2)

1. Устройство для растапливания снега с поверхности плоских крыш, а также предотвращения образования наледей и сосулек направленным тепловым потоком вытяжной вентиляционной системы здания посредством подвода теплоносителя по каналам, выполненным в виде тепловых труб, одним концом присоединенных к воздуховодам вытяжной вентиляционной системы, а другим сопряженных с термическими зонами в виде замкнутого пространства, отличающееся тем, что концы тепловых труб прикреплены к решеткам воздуховодов, а термические зоны смонтированы на поверхности крыши и установлены над сливными воронками.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что конструктивно термические зоны выполнены сборно-разборными и мобильными.