RU2464395C2

RU2464395C2 - Anti-icing device

Info

Publication number: RU2464395C2
Application number: RU2010142324/03A
Authority: RU
Inventors: Давид Михайлович Белый (RU); Давид Михайлович Белый
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2010-10-15
Publication date: 2012-10-20
Also published as: RU2010142324A

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: anti-icing device comprises a heating element attached along the roof edge at its section or along the perimetre to form a closed circuit, connected at the ends to a source of an electric signal. The heating element is arranged in the form of a rigid insulated steel wire fixed directly along the roof edge and bent at a certain pitch distance in the form of narrow loops arranged with serial alternation in two planes with an angle between each other, equal to the angle between the roof and the wall of the building. Hinges in one plane are laid along the edge of the roof and are fixed on the latter by their ends, hinges in the other plane freely hang down from the roof edge in parallel to the building wall, and the pitch distance and lengths of hinges significantly exceed their width.

EFFECT: reduction of operational costs during roof cleaning from snow and ice.

2 dwg

Description

Изобретение относится к проблемам обслуживания жилищно-коммунального хозяйства и конкретно - к очистке крыш зданий от снега и льда.The invention relates to problems of maintenance of housing and communal services, and specifically to the cleaning of roofs of buildings from snow and ice.

Известно устройство для удаления слоя снега и сосулек по периметру крыши здания, включающее черенок с ручками и наконечником и нож, при этом наконечник снабжен подкосом и якорем, закрепленным оттяжками к парапетному ограждению, нож выполнен с консолью, закрепленной на наконечнике, а якорь представляет собой изогнутую полосу из водостойкого материала, расположенную на кровле, причем наконечник, подкос и нож соединены между собой с возможностью изменения положения ножа /см. патент РФ на изобретение №2194137, кл. E04D 13/076, 2001 [1]/.A device is known for removing a layer of snow and icicles along the perimeter of the roof of a building, including a handle with handles and a tip and a knife, while the tip is equipped with a brace and an anchor fixed by braces to the parapet guard, the knife is made with a console fixed to the tip, and the anchor is curved a strip of waterproof material located on the roof, and the tip, strut and knife are interconnected with the possibility of changing the position of the knife / see RF patent for the invention No. 2194137, cl. E04D 13/076, 2001 [1] /.

Известно также устройство для сбивания сосулек боковым перемещением вдоль кромки карниза крыши, содержащее подвижный рабочий орган в виде изогнутого под карниз самоустанавливающегося плечевого захвата и механизм его привода, состоящий из рычага с верхней петлей, опорным прижимным плечом, боковыми уравновешивающими опорами-полозьями и страховочного каната /см. заявку на изобретение РФ №2002103177/03, кл. E04D 13/076, 2002 [2]/.A device is also known for churning icicles by lateral movement along the edge of the roof cornice, containing a movable working body in the form of a self-adjusting shoulder grip bent under the cornice and its drive mechanism, consisting of a lever with an upper loop, a supporting clamping shoulder, side balancing supports-skids and a safety rope / cm. application for the invention of the Russian Federation No. 2002103177/03, class. E04D 13/076,2002 [2] /.

Недостатками известных устройств являются предельная сложность конструкции и процесса ее эксплуатации, обусловленная необходимостью работы человека непосредственно на крыше здания, низкая эффективность, ограниченность архитектурой зданий и конструкциями их крыш область применения.The disadvantages of the known devices are the extreme complexity of the design and the process of its operation, due to the need for human work directly on the roof of the building, low efficiency, limited architecture of buildings and their roof structures.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является антиобледенительное устройство для крыш, содержащее прикрепленный по кромке крыши на ее участке или по периметру с образованием замкнутого контура нагревательный элемент, с вытяжными отверстиями, соединенными с транспортными воздуховодами, воздухозаборные концы которых размещены в вентиляционных каналах здания ниже вытяжных отверстий /см. патент РФ на изобретение №2340746, кл. E04D 13/076, 2006 [3]/, принятое за прототип.The closest device of the same purpose to the claimed invention by the set of essential features is an anti-icing device for roofs, comprising a heating element attached along the edge of the roof at its section or around the perimeter to form a closed loop, with exhaust openings connected to transport ducts, the intake ends of which are placed in the ventilation ducts of the building below the exhaust openings / cm. RF patent for the invention No. 2340746, class E04D 13/076, 2006 [3] /, adopted as a prototype.

Недостатками устройства-прототипа являются значительные энергозатраты на нагрев крыши, подводящих элементов и т.п., серьезное усложнение конструкции крыши, ограниченные специальной архитектурой зданий и конструкциями их крыш возможности применения. Обеспечивая таяние слоя снега и льда вдоль края крыши, известное устройство не предотвращает главную опасность - образование свисающих с крыши сосулек, образующихся при замерзании стекающей с крыши воды, то есть ограниченные функциональные возможности.The disadvantages of the prototype device are significant energy costs for heating the roof, supply elements, etc., a serious complication of the roof structure, limited by the special architecture of buildings and their roof structures, the possibility of application. Providing the melting layer of snow and ice along the edge of the roof, the known device does not prevent the main danger - the formation of icicles hanging from the roof, formed when freezing water flowing from the roof, that is, limited functionality.

Сущность изобретения заключается в создании предельно простого и эффективного устройства, обеспечивающего как таяние снега и льда по краю крыши, так и одновременное удаление свисающих с крыши сосулек за счет ориентации стекающей с крыши воды на специальные направляющие, являющиеся арматурой для образующихся сосулек, и последующего локального нагрева непосредственно тела сосульки изнутри путем пропускания тока через арматуру.The essence of the invention is to create an extremely simple and effective device that provides both the melting of snow and ice along the edge of the roof, and the simultaneous removal of icicles hanging from the roof due to the orientation of the water flowing from the roof to special guides, which are valves for the formed icicles, and subsequent local heating directly icicle bodies from the inside by passing current through the armature.

Технический результат - снижение энергозатрат, упрощение конструкции устройства и расширение его функциональных возможностей.The technical result is a reduction in energy consumption, simplifying the design of the device and expanding its functionality.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном антиобледенительном устройстве для крыш, содержащем прикрепленный вдоль края крыши на ее участке или по периметру с образованием замкнутого контура нагревательный элемент, подключенный по концам к источнику электрического сигнала, особенность заключается в том, что нагревательный элемент выполнен в виде жесткого изолированного стального провода, закрепленного непосредственно по кромке крыши и согнутого через определенное шаговое расстояние в форме узких петель, расположенных с последовательным чередованием в двух плоскостях с углом межу собой, равным углу между крышей и стеной здания, при этом петли в одной плоскости уложены вдоль края крыши и закреплены на последней своими концами, петли в другой плоскости свободно свешены с края крыши вниз вдоль стены здания, а шаговое расстояние и длина петель значительно превышают их ширину.The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known anti-icing device for roofs, comprising a heating element attached along the edge of the roof on its section or around the perimeter to form a closed loop, the feature being that the heating element the element is made in the form of a rigid insulated steel wire fixed directly along the edge of the roof and bent through a certain step distance in the form of narrow hinges arranged sequentially in two planes with an angle between them equal to the angle between the roof and the wall of the building, while the hinges in one plane are laid along the edge of the roof and fixed to the latter with their ends, the loops in the other plane are freely hung from the edges of the roof are down along the wall of the building, and the step distance and the length of the hinges are significantly greater than their width.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где схематично показано предлагаемое устройство: на фиг.1 - на виде на здание сбоку; на фиг.2 - на виде на здание спереди.The invention is illustrated by drawings, where the proposed device is schematically shown: in Fig. 1, a side view of a building; figure 2 is a view of the building in front.

Антиобледенительное устройство для крыш зданий содержит прикрепленный вдоль края 1 крыши 2 на ее участке или по периметру с образованием замкнутого контура нагревательный элемент, подключенный по концам к источнику электрического сигнала /источник не показан/. При этом нагревательный элемент выполнен в виде жесткого изолированного стального провода 3, закрепленного непосредственно на кромке крыши 2. В данном конкретном случае крыша 2 выполнена с карнизом 4 вдоль ее края 1, поэтому провод 3 закреплен прямо по внешней кромке карниза 4. Провод 3 согнут через определенное шаговое расстояние в форме узких петель 5, 6, расположенных с последовательным чередованием в двух плоскостях с углом между собой, равным углу между крышей 2 здания 7 и стенкой 8 /на фиг.1 данный угол показан пунктирной линией, причем угол в данном конкретном случае тупой, то есть плоскость крышки 2 не перпендикулярна плоскости стены 8/. При этом петли 5 в одной плоскости /совпадающей с плоскостью крыши 2/ уложены вдоль края 1 крыши 2 с наложением сверху на карниз 4 и закреплены на крыше 2 своими концами с помощью специальных винтов 9 /показан один такой винт/, вставленных в петли 5, ввернутых в крышу 2 и головками прижимающих петли 5 к крыше 2. Петли 6 в другой плоскости, совпадающей с плоскостью стены 8, свободно свисают с края крыши 2 вниз /в данном случае с края карниза 4/ вдоль стены 8 здания 7, причем шаговое расстояние и длина петель 5, 6 значительно /не менее чем на порядок/ превышают их ширину. При отсутствии карниза 4 петли 6 свисают вниз прямо по стене 8 здания 7. Естественно, что края 1 крыши 2 являются наиболее опасной зоной при таянии снега и льда. Образующийся здесь слой 10, во-первых, при таянии снега и льда непрогнозируемо соскакивает отдельными пластами, кусками с края 1 крыши 2, а во вторых - в процессе таяния слоя 10 образуются сосульки 11, свисающие хаотично в произвольных местах с козырька 4, ненадежно удерживающиеся на козырьке и готовые сорваться в любой момент. В предлагаемой конструкции слой 10 тающего снега и льда по краю 1 крыши 2 находится как бы в отдельных зонах-отсеках, ограниченных петлями 5 на крыше 2 и проводом 3 на кромке карниза 4. Поэтому, при подаче тока в провод 3 и, естественно, в петли 6 в процессе постепенного таяния слоя 10 снега и льда, вода, что абсолютно естественно, будет стремиться стекать с крыши 2 не где попало, а по свисающим вниз петлям 6, которые выполняют при этом функцию направляющих и обеспечивают плавное освобождение крыши 2 от снега и льда 10. Однако одновременно данные направляющие петли 6 выполняют функцию арматуры для образования сосулек 11. Поэтому подача тока в провод 3 и естественно в петли 6 обеспечивает локальное нагревание сосулек 11 изнутри, их быстрое таяние и удаление. Как показывают результаты экспериментов, для обеспечения максимальной эффективности и стабильности как процесса удаления снега и льда 10 с края 1 крыши 2, так и сосулек 11 с кромки карниза 4, должны быть выдержаны определенные геометрические соотношения, а именно: шаговое расстояние между как петлями 5 на крыше 2, так и свисающими вниз петлями 6 должно значительно - более чем на порядок - превышать ширину петель 5, 6, а длина петель 5, 6 должна примерно соответствовать шаговому расстоянию. Так, например, при ширине петель 5, 6 порядка 4-5 мм шаговое расстояние и длина петель должны быть порядка 150-200 мм. При таком шаговом расстоянии и длине петель 5 на крыше 2 и свисающих петель 6 обеспечивается: а/ при таянии участков 10 снега и льда в отсеках, ограниченных по бокам петлями 5, стекание воды происходит практически только по петлям 6 в центре данных отсеков с минимальным хаотическим стеканием воды между петлями 6; б/ наилучшее формирование и удержание сосулек 11 на петлях-арматуре 6 при обесточенном проводе 3; в/ максимально быстрое таяние как слоя 10 снега и льда между петлями 5, так и сосулек 11 на петлях 6 при заданной величине токовой нагрузки. Наружные концы провода 3 могут быть спущены вдоль стены 8 здания 7 и подключены к источнику электрического сигнала. В качестве последнего может быть использовано либо переменное напряжение сети, либо источник постоянного тока. При этом источник может быть расположен либо стационарно в нижней части здания в зоне доступности для человека: на стене здания снаружи, в подвале, на электрическом щитке в подъезде и т.п., либо выполняться передвижным и устанавливаться на специальном транспортном средстве. При опускании провода 3 снаружи здания вниз по стене во избежание вандализма и несанкционированного использования нижние концы провода 3 и клеммы для его подключения в зоне доступности человека снизу должны закрываться специальной запирающейся крышкой, например, на стене 8 здания.The anti-icing device for roofs of buildings comprises a heating element attached along the edge 1 of roof 2 at its site or around the perimeter to form a closed loop, connected at the ends to an electric signal source (source not shown). In this case, the heating element is made in the form of a rigid insulated steel wire 3, mounted directly on the edge of the roof 2. In this particular case, the roof 2 is made with a cornice 4 along its edge 1, so the wire 3 is fixed directly along the outer edge of the cornice 4. Wire 3 is bent through a certain walking distance in the form of narrow loops 5, 6, arranged with successive alternation in two planes with an angle between each other equal to the angle between the roof 2 of the building 7 and the wall 8 / in figure 1 this angle is shown by a dashed line, and the angle this particular case obtuse, i.e. the lid plane 2 is not perpendicular to the plane of the wall 8 /. In this case, the hinges 5 in the same plane / coinciding with the plane of the roof 2 / are laid along the edge 1 of the roof 2 with an overlay on the cornice 4 and fixed on the roof 2 with their ends using special screws 9 / one such screw is shown / inserted into the hinges 5, screwed into the roof 2 and heads pressing the hinges 5 to the roof 2. The hinges 6 in another plane, coinciding with the plane of the wall 8, freely hang down from the edge of the roof 2 / in this case, from the edge of the cornice 4 / along the wall 8 of building 7, and the step distance and the length of the loops 5, 6 significantly / not less than an order of magnitude / exceed and x width. In the absence of a cornice 4 loops 6 hang down directly along the wall 8 of building 7. Naturally, the edges 1 of roof 2 are the most dangerous zone when snow and ice melt. The layer 10 formed here, firstly, when melting snow and ice, unexpectedly jumps off in separate layers, pieces from the edge 1 of roof 2, and secondly, in the process of melting layer 10 icicles 11 are formed, hanging randomly from the visor 4 randomly in places, holding them unreliably on a peak and ready to break at any moment. In the proposed design, the layer 10 of melting snow and ice along the edge 1 of the roof 2 is located, as it were, in separate compartment zones, limited by hinges 5 on the roof 2 and wire 3 on the edge of the cornice 4. Therefore, when current is applied to wire 3 and, naturally, loops 6 during the gradual melting of snow and ice layer 10, water, which is absolutely natural, will tend to drain from the roof 2 not anywhere, but along the loops 6 hanging down, which serve as guides and provide smooth release of roof 2 from snow and ice 10. However, at the same time The loops 6 perform the function of reinforcement for the formation of icicles 11. Therefore, the supply of current to the wire 3 and, naturally, to loops 6 provides local heating of the icicles 11 from the inside, their quick melting and removal. As the experimental results show, in order to ensure maximum efficiency and stability of the process of removing snow and ice 10 from the edge 1 of the roof 2, and icicles 11 from the edge of the cornice 4, certain geometric relationships must be maintained, namely: the step distance between 5 loops on roof 2, and hinges 6 hanging downward should significantly - more than an order of magnitude - exceed the width of the hinges 5, 6, and the length of the hinges 5, 6 should approximately correspond to the walking distance. So, for example, with a width of loops 5, 6 of the order of 4-5 mm, the step distance and the length of the loops should be of the order of 150-200 mm. With this step distance and the length of the hinges 5 on the roof 2 and the hanging hinges 6, it is ensured: a) when the snow and ice sections 10 melt in the compartments bounded by the loops 5 on the sides, water drains almost exclusively through the loops 6 in the center of these compartments with minimal dripping water between the loops 6; b) the best formation and retention of icicles 11 on the reinforcement loops 6 with a de-energized wire 3; c) the most rapid melting of both the snow and ice layer 10 between the loops 5, and icicles 11 on the loops 6 at a given current load. The outer ends of the wire 3 can be lowered along the wall 8 of the building 7 and connected to a source of electrical signal. As the latter, either an alternating voltage of the network or a direct current source can be used. In this case, the source can be located either stationary in the lower part of the building in the zone of accessibility for people: on the wall of the building outside, in the basement, on the electric panel in the entrance, etc., or can be carried out by mobile and mounted on a special vehicle. When lowering the wire 3 outside the building down the wall in order to avoid vandalism and unauthorized use, the lower ends of the wire 3 and the terminals for its connection in the human access area from below should be closed with a special lockable cover, for example, on the wall 8 of the building.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.The work of the proposed device is as follows.

При возникновении слоя 10 снега и льда и сосулек 11 специальными сотрудниками ЖКХ, старшим по дому и т.п. провод 3 должен быть на расчетное время подключен к источнику электрического сигнала /в пределах 10-15 минут/. Использование постоянного тока резко уменьшает время процесса, однако увеличивает энергозатраты. Следует отметить, что процесс удаления слоя 10 снега и льда и сосулек 11 происходят параллельно и в течение дня периодически повторяется несколько раз. Это объясняется смещением снега и льда /плавным/ с верхних частей наклонной крыши 2 на нижние в зону 10 и, соответственно повторным образованием сосулек 11. Так как при оптимально подобранных амплитудах тока в проводе 3 процесс таяния осуществляется довольно быстро /см. выше/, то нецелесообразно как с точки зрения безопасности, так и лишних энергозатрат оставлять источник тока включенным с покиданием места работы. Целесообразно, как уже было сказано, повторить процесс через некоторый интервал времени до полного удаления снега и льда 10 с края крыши и сосулек 11. Конечно через день-два слой 10 на краю крыши и сосульки 11 могут образовываться повторно, и процесс целесообразно повторить.If layer 10 of snow and ice and icicles 11 occurs, special housing and communal services staff, housekeepers, etc. wire 3 should be connected to the source of the electric signal / within 10-15 minutes / for the estimated time. The use of direct current dramatically reduces the time of the process, but increases the energy consumption. It should be noted that the process of removing the layer 10 of snow and ice and icicles 11 occur in parallel and is periodically repeated several times during the day. This is explained by the displacement of snow and ice / smoothly / from the upper parts of the sloping roof 2 to the lower ones to zone 10 and, accordingly, the repeated formation of icicles 11. Since, with optimally selected current amplitudes in wire 3, the melting process is quite fast / cm. above /, it is impractical both from the point of view of safety and unnecessary energy consumption to leave the current source switched on when leaving the place of work. It is advisable, as already mentioned, to repeat the process after a certain time interval until the snow and ice 10 is completely removed from the edge of the roof and icicles 11. Of course, after a day or two, the layer 10 on the edge of the roof and icicles 11 can be formed again, and the process should be repeated.

Предлагаемое устройство предельно эффективно, требует минимальных затрат электроэнергии за счет не произвольного нагрева площади крыши и вспомогательных элементов, а локального нагрева только опасных зон, а именно краев крыши и арматуры с сосульками. При нагреве края крыши нагрев осуществляется по бокам зон-отсеков, что приводит к направленному и экономному использованию электроэнергии. При нагреве арматуры нагрев происходит изнутри тела сосульки, что обеспечивает также несравненно повышенный эффект. Локальный нагрев слоя снега и льда 10 по отсекам, а не просто по краю крыши, обеспечивает ограниченный нагрев и направленное стекание воды при таянии снега и льда. Устройство позволяет не запускать процесс замерзания снега, льда и образования сосулек, доводя его до критической, опасной ситуации, а осуществлять данный процесс таяния планомерно и непрерывно на ранней стадии.The proposed device is extremely efficient, requires minimal energy consumption due to not arbitrary heating of the roof area and auxiliary elements, but local heating of only hazardous areas, namely the edges of the roof and reinforcement with icicles. When heating the edge of the roof, heating is carried out on the sides of the compartment zones, which leads to the directed and economical use of electricity. When the reinforcement is heated, heating occurs from within the body of the icicle, which also provides an incomparably increased effect. Local heating of the layer of snow and ice 10 in compartments, and not just along the edge of the roof, provides limited heating and directional drainage of water when melting snow and ice. The device allows not to start the process of freezing snow, ice and the formation of icicles, bringing it to a critical, dangerous situation, but to carry out this process of melting systematically and continuously at an early stage.

Claims

An anti-icing device for roofs, comprising a heating element attached around the entire edge of the roof and connected at the ends to an electric signal source, characterized in that the heating element is made in the form of a rigid insulated steel wire fixed directly along the edge of the roof and bent through a certain step distance in the form of narrow hinges located with sequential alternation in two planes with an angle between themselves equal to the angle between the roof and the wall of the building, while the hinges are in one of the second plane are laid along the edge of the roof and fixed on the latter with their ends, the loops in the other plane are freely hung from the edge of the roof down, and the step distance and the length of the loops significantly exceed their width.