RU2301310C1

RU2301310C1 - Combined icicle formation prevention device

Info

Publication number: RU2301310C1
Application number: RU2006103468/03A
Authority: RU
Inventors: Павел Алексеевич Зайченко (RU); Павел Алексеевич Зайченко; Петр Владимирович Дружинин (RU); Петр Владимирович Дружинин; Александр Николаевич Агафонов (RU); Александр Николаевич Агафонов; Александр Дмитриевич Савчук (RU); Александр Дмитриевич Савчук
Original assignee: Военный инженерно-технический университет
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2007-06-20

Abstract

FIELD: special arrangements or devices in connection with roof coverings and roof drainage, particularly means adapted to prevent icicle formation.

SUBSTANCE: combined icicle formation prevention device comprises roof heater including heat pipes. Heat pipes have evaporation sections arranged in vent channel and condensation sections fastened below drain pipes and gutters of the roof. Evaporation sections of heat pipes include additional heaters with independent switching-on means made as electric heaters or heat-exchanger included in hot-water heating system.

EFFECT: increased efficiency.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к системам вентиляции воздуха в зданиях и может быть использовано для предотвращения обледенения кромок крыши зданий и образования сосулек.The invention relates to air ventilation systems in buildings and can be used to prevent icing of the edges of the roof of buildings and the formation of icicles.

Известно устройство для утилизации тепловой энергии в системах кондиционирования, содержащее нагреватель и тепловые трубы, каждая из которых расположена в воздуховодах наружного и вытяжного воздуха, последний из которых снабжен кожухом, в который введены концы тепловых труб [1] - (а.с. СССР №840602, М. кл. F24F 5/00, 1979 г.).A device for the utilization of thermal energy in air conditioning systems containing a heater and heat pipes, each of which is located in the ducts of external and exhaust air, the last of which is equipped with a casing into which the ends of the heat pipes are inserted [1] - (a.s. USSR No. 840602, M. C. F24F 5/00, 1979).

Недостатком данного устройства является низкая надежность его работы.The disadvantage of this device is the low reliability of its operation.

Известно устройство для утилизации тепловой энергии в системах кондиционирования, содержащее нагреватель и тепловые трубы, каждая из которых расположена в воздуховодах наружного и вытяжного воздуха, последний из которых снабжен кожухом, в который введены концы тепловых труб, кожух посредством подводящего и отводящего каналов присоединен к воздуховоду наружного воздуха, а нагреватель установлен в подводящем канале кожуха [2] - (а.с. СССР №1043430, М. кл. F24F 5/00, 1983 г.).A device for the utilization of thermal energy in air conditioning systems, comprising a heater and heat pipes, each of which is located in the ducts of the external and exhaust air, the last of which is equipped with a casing into which the ends of the heat pipes are introduced, the casing is connected to the external air duct through the supply and exhaust channels air, and the heater is installed in the inlet channel of the casing [2] - (AS USSR No. 1043430, M. class. F24F 5/00, 1983).

Недостатком данного устройства является повышенный расход тепловой энергии в период обмерзания тепловых труб.The disadvantage of this device is the increased consumption of thermal energy during the freezing of heat pipes.

Известно устройство для предотвращения обледенения кромок крыши и образования сосулек, содержащее нагреватель кровли. Нагреватель представляет собой распределенный по площади кровли электрокабель, который осуществляет обогрев крыши и обеспечивает постоянный сток талой воды [3] - (Гагарина Т. Рецепт кровельного пирога /Современный дом, 2002, №4, с.48-54).A device for preventing icing of the edges of the roof and the formation of icicles, containing a roof heater. The heater is an electric cable distributed over the roof area, which heats the roof and provides a constant drain of melt water [3] - (Gagarina T. Roofing cake recipe / Modern House, 2002, No. 4, p. 48-54).

Недостатком данного устройства является большой расход электроэнергии на обогрев кровли, т.е. его низкая экономичность.The disadvantage of this device is the high energy consumption for heating the roof, i.e. its low profitability.

Наиболее близким по технической сути (прототипом) к заявляемому устройству является устройство для предотвращения обледенения кромки крыши и образования сосулек, содержащее нагреватель кровли, выполненный в виде тепловых труб, зоны испарения которых расположены в вентиляционном канале, а зоны конденсации закрепляются под водостоками и желобами крыши [4] - (Патент РФ №2237220, МПК⁷ F24F 5/00, 2004 г.).The closest in technical essence (prototype) to the claimed device is a device for preventing icing of the roof edge and the formation of icicles, containing a roof heater made in the form of heat pipes, the evaporation zones of which are located in the ventilation duct, and the condensation zones are fixed under the gutters and gutters of the roof [ 4] - (RF Patent No. 2237220, IPC ⁷ F24F 5/00, 2004).

Недостатком известного устройства-прототипа является то, что при обильных снегопадах теплоты, отведенной от вытяжного воздуха, может не хватить для предотвращения образования сосулек.A disadvantage of the known prototype device is that with heavy snowfalls, the heat removed from the exhaust air may not be enough to prevent the formation of icicles.

Данные недостатки ставят задачу повышения эффективности устройства-прототипа по предотвращению образования сосулек в любую погоду и при обильных снегопадах.These shortcomings set the task of increasing the efficiency of the prototype device to prevent the formation of icicles in any weather and in heavy snowfalls.

Указанная задача достигается тем, что в «устройстве для предотвращения образования сосулек, содержащем нагреватель кровли, выполненный в виде тепловых труб, зоны испарения которых расположены в вентиляционном канале, а зоны конденсации закрепляются под водостоками и желобами крыши, зоны испарения тепловых труб содержат дополнительные нагреватели с отдельным включением, которые могут быть выполнены в виде электрических нагревателей или в виде теплообменника системы водяного отопления».This task is achieved by the fact that in the "device for preventing the formation of icicles, containing a roof heater, made in the form of heat pipes, the evaporation zones of which are located in the ventilation duct, and the condensation zones are fixed under the gutters and roof gutters, the evaporation zones of the heat pipes contain additional heaters with separate inclusion, which can be made in the form of electric heaters or in the form of a heat exchanger of a water heating system. "

Введение дополнительных нагревателей зон испарения необходимо для подведения дополнительной теплоты в условиях неблагоприятной погоды при обильных снегопадах. При оборудовании здания устройством-прототипом нецелесообразно оборудовать его дополнительным противообъединительным устройством или системой. Гораздо дешевле (экономичнее) по капитальным затратам использовать существующее устройство, но при этом обеспечив его эффективную надежную работу. Именно для этого и служат предложенные дополнительные нагреватели.The introduction of additional heaters of the evaporation zones is necessary to supply additional heat in adverse weather conditions with heavy snowfalls. When equipping a building with a prototype device, it is impractical to equip it with an additional anti-unit device or system. It is much cheaper (more economical) in terms of capital costs to use the existing device, but at the same time ensuring its effective reliable operation. It is for this that the proposed additional heaters serve.

Проще всего оборудовать зоны испарения тепловых труб электрическими нагревателями, например, в виде ТЭНов, электрических нагревательных кабелей или матов. Электронагревательные элементы могут быть прислонены к зонам испарения тепловых труб или же намотаны на них на небольшом участке зоны испарения.The easiest way is to equip the evaporation zones of heat pipes with electric heaters, for example, in the form of heating elements, electric heating cables or mats. Electric heating elements can be leaned against the evaporation zones of heat pipes or wound on them in a small area of the evaporation zone.

Однако в случае ограниченного лимита электроэнергии можно воспользоваться теплотой горячей воды системы отопления здания. При этом под участками зон испарения тепловых труб расположен водяной теплообменник системы отопления здания, который включается отдельными вентилями на своих водяных трубопроводах. Известно, что образование сосулек происходит при положительной температуре (около 0°С), поэтому включенный водяной теплообменник для подогрева зон испарения тепловых труб не будет нарушать теплового режима отопления здания.However, in the case of a limited electricity limit, you can use the heat of hot water in the building heating system. At the same time, under the sections of the heat pipe evaporation zones, there is a water heat exchanger of the building heating system, which is switched on by individual valves on its water pipelines. It is known that the formation of icicles occurs at a positive temperature (about 0 ° C), therefore, the included water heat exchanger for heating the evaporation zones of heat pipes will not violate the thermal regime of building heating.

Таким образом, выполнение заявляемого устройства согласно признакам по формуле изобретения является новым для устройств предотвращения образования сосулек, что соответствует критерию "новизна".Thus, the implementation of the inventive device according to the features of the claims is new for devices to prevent the formation of icicles, which meets the criterion of "novelty."

Вышеприведенная совокупность признаков не известна в настоящее время из уровня техники и не следует из общеизвестных правил конструирования устройств для предотвращения образования сосулек, что доказывает соответствие критерию "изобретательский уровень".The above set of features is not currently known from the prior art and does not follow from well-known rules for the construction of devices to prevent the formation of icicles, which proves compliance with the criterion of "inventive step".

Конструктивная реализация устройств для предотвращения образования сосулек с указанной совокупностью признаков не представляет никаких конструктивно-технических и технологических трудностей, отсюда следует соответствие критерию "промышленная применимость".The constructive implementation of devices for preventing the formation of icicles with the indicated set of features does not present any structural, technical and technological difficulties, hence the compliance with the criterion of "industrial applicability" follows.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства.Figure 1 presents a diagram of the proposed device.

На фиг.2 - одна тепловая труба (увеличено) с электрическим нагревателем и отдельным включением.Figure 2 - one heat pipe (enlarged) with an electric heater and a separate inclusion.

На фиг.3 - увеличенная выноска 1 из фиг.1 (зоны испарения тепловых труб с водяным теплообменником системы отопления здания).Figure 3 is an enlarged callout 1 of figure 1 (evaporation zone of heat pipes with a water heat exchanger of the building heating system).

Устройство содержит тепловые трубы 1, зоны испарения 2 тепловых труб 1 расположены в вентиляционном канале (воздуховоде) 3 вытяжного воздуха, а зоны конденсации 4 тепловых труб 1 закрепляются под водостоками 5 и желобами 6 крыши 7. В процессе выпадения осадков в зимний период на крыше 7 скапливаются снежные массы 8, которые под действием тепловых потоков через перекрытия 9 здания превращаются в талые воды, стекающие к холодным желобам 6 и водостокам 5. В результате этого образуются наледи, ледяные валики и сосульки. Зоны испарения 2 тепловых труб 1 оборудованы дополнительными теплообменниками 10. При использовании дополнительного теплообменника 10 в виде электронагревателя используется электрический включатель 11, которым включается электронагрев при обильных снегопадах в неблагоприятную погоду (когда идет интенсивное нарастание сосулек). При использовании дополнительного теплообменника 10 водяного теплообменника 12 системы отопления здания он располагается под участками зон испарения 2 тепловых труб 1. Включение водяного теплообменника 12 системы отопления здания производится открытием расположенных на его трубопроводах 13 вентилей 14. Открытие вентилей 14 также производится только при интенсивном образовании сосулек и при обильных снегопадах.The device contains heat pipes 1, evaporation zones 2 of heat pipes 1 are located in the exhaust duct (duct) 3 of the exhaust air, and condensation zones 4 of heat pipes 1 are fixed under the drains 5 and grooves 6 of the roof 7. In the process of precipitation in the winter on the roof 7 snow masses 8 accumulate, which under the influence of heat flows through the floors 9 of the building turn into meltwater flowing to the cold gutters 6 and drains 5. As a result, ice, ice ridges and icicles form. The evaporation zones 2 of the heat pipes 1 are equipped with additional heat exchangers 10. When using the additional heat exchanger 10 in the form of an electric heater, an electric switch 11 is used, which turns on the electric heating in case of heavy snowfalls in adverse weather (when there is intensive growth of icicles). When using the additional heat exchanger 10 of the water heat exchanger 12 of the building heating system, it is located under the sections of the evaporation zones 2 of the heat pipes 1. The water heat exchanger 12 of the building heating system is turned on by opening the 13 valves located on its pipelines 14. The opening of the valves 14 is also carried out only with intensive formation of icicles and with heavy snowfalls.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Теплый воздух из помещения здания через вентиляционные отверстия поступает в вентиляционный канал (воздуховод) 3 вытяжного воздуха. Двигаясь по воздуховоду 3, воздушные потоки омывают зоны испарения 2 тепловых труб 1. Поглощенная теплота в зоне испарения 2 передается в зону конденсации 4 тепловых труб 1, где впоследствии она передается участкам кровли путем теплопроводности и конвекции. В неблагоприятных погодных условиях, особенно при обильных снегопадах, включается (электрическим включателем 11) дополнительный электронагреватель 10 зон испарения 2 тепловых труб 1, вследствие чего к последним подводится большее количество теплоты, необходимой для предотвращения образования сосулек и наледей. Необходимая дополнительная теплота, подводимая к зонам испарения 2 тепловых труб 1, может быть подведена от теплообменника 12 водяной системы отопления здания, который включается открытием расположенных на его трубопроводах 13 вентилей 14. После изменения погоды (с интенсивным образованием наледей и сосулек) дополнительный нагрев зон испарения 2 тепловых труб 1 выключается и далее устройство работает в штатном режиме.Warm air from the building’s premises through the ventilation holes enters the exhaust duct (duct) 3 of the exhaust air. Moving through the duct 3, the air flows wash the evaporation zones 2 of the heat pipes 1. The absorbed heat in the evaporation zone 2 is transferred to the condensation zone 4 of the heat pipes 1, where it is subsequently transferred to the roof sections by heat conduction and convection. In adverse weather conditions, especially during heavy snowfalls, an additional electric heater 10 of evaporation zones 2 of heat pipes 1 is turned on (by an electric switch 11), as a result of which a greater amount of heat is supplied to the latter to prevent the formation of icicles and frost. The necessary additional heat supplied to the evaporation zones 2 of the heat pipes 1 can be supplied from the heat exchanger 12 of the building’s water heating system, which is switched on by opening 13 valves 14 located on its pipelines. After the weather changes (with intense formation of ice and icicles), additional heating of the evaporation zones 2 heat pipes 1 turns off and then the device operates in normal mode.

Таким образом, путь стока талой воды остается свободным в любое время и при любой температуре воздуха.Thus, the flow path of meltwater remains free at any time and at any temperature.

Данное устройство позволяет получить технический результат, состоящий в повышении эффективности устройства-прототипа по предотвращению образования сосулек в любую погоду и при обильных снегопадах. В этих условиях включается дополнительный нагрев зон испарения тепловых труб и к последним подводится большее количество теплоты, необходимой для предотвращения образования сосулек и наледей.This device allows to obtain a technical result, which consists in increasing the efficiency of the prototype device to prevent the formation of icicles in any weather and in heavy snowfalls. Under these conditions, additional heating of the evaporation zones of the heat pipes is switched on and a greater amount of heat is supplied to the latter, which is necessary to prevent the formation of icicles and ice.

ЛитератураLiterature

1. А.с. СССР №840602, М. кл. F24F 5/00, 1979 г.1. A.S. USSR No. 840602, M. cl. F24F 5/00, 1979

2. А.с. СССР №1043430, М. кл. F24F 5/00, 1983 г.2. A.S. USSR No. 1043430, M. cl. F24F 5/00, 1983

3. Гагарина Т. Рецепт кровельного пирога /Современный дом, 2002, №4, с.48-54.3. Gagarina T. The recipe for a roofing pie / Modern House, 2002, No. 4, p. 48-54.

4. Патент РФ №2237220, МПК⁷ F24F 5/00, 2004 г.4. RF patent No. 2237220, IPC ⁷ F24F 5/00, 2004

Claims

1. A combined device for preventing the formation of icicles, comprising a roof heater made in the form of heat pipes, the evaporation zones of which are located in the ventilation duct, and the condensation zones are fixed under the gutters and roof gutters, characterized in that the evaporation zones of the heat pipes contain additional heaters with separate inclusion.

2. The combined device for preventing the formation of icicles according to claim 1, characterized in that the additional heaters of the evaporation zones of the heat pipes are made in the form of electric heaters.

3. The combined device for preventing the formation of icicles according to claim 1, characterized in that the additional heaters of the evaporation zones of the heat pipes are made in the form of a heat exchanger of a water heating system.