RU68553U1

RU68553U1 - DEVICE FOR PROTECTING A DRAINAGE PIPE FROM FREEZING WATER IN IT

Info

Publication number: RU68553U1
Application number: RU2006111817/03U
Authority: RU
Inventors: Александр Степанович Бугаев; Владимир Владимирович Жмур; Владимир Борисович Лапшин; Алексей Алексеевич Палей; Владимир Александрович Фомин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ПРОСТОР"
Priority date: 2006-04-12
Filing date: 2006-04-12
Publication date: 2007-11-27

Abstract

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации и может быть использовано при обустройстве крыш зданий и сооружений. Изобретение направлено на уменьшение вероятности образования наледи и сосулек на внешней поверхности водосточной трубы. Устройство содержит тонкостенную оболочку с элементами крепления ее над верхней горловиной водосточной трубы, выполненную из водонепроницаемого материала размером, перекрывающим поперечный размер верхней горловины трубы. Оболочка снабжена системой обогрева наружной поверхности с удельной мощностью в пределах от 50 до 500 вт/кв.м., соединенной с источником питания. Устройство содержит также ряд дополнительных признаков, повышающих эффективность его эксплуатационных характеристик. Такое выполнение устройства позволит обеспечить положительное значение температуры его наружной поверхности в условиях отрицательных значений температуры атмосферного воздуха в период формирования на крыше условий для таяния снега и наледи вследствие различных тепловых потоков (солнечная радиация, тепловые потоки из чердачного помещения и пр.) над водосточным желобом, обслуживающим водосточную трубу.The invention relates to the field of construction and operation and can be used in the arrangement of roofs of buildings and structures. The invention is aimed at reducing the likelihood of frost and icicles on the outer surface of the drainpipe. The device contains a thin-walled shell with fastening elements above the upper neck of the drainpipe, made of waterproof material with a size that overlaps the transverse dimension of the upper neck of the pipe. The shell is equipped with an external surface heating system with a specific power ranging from 50 to 500 W / sq.m. Connected to a power source. The device also contains a number of additional features that increase the efficiency of its operational characteristics. This embodiment of the device will ensure a positive value of the temperature of its outer surface under conditions of negative air temperature during the formation of conditions on the roof for melting snow and ice due to various heat fluxes (solar radiation, heat fluxes from the attic, etc.) above the gutter, serving the drainpipe.

Description

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации зданий и сооружений и может быть использовано для предотвращения образования наледи и сосулек на внешней поверхности водосточной трубы.The invention relates to the field of construction and operation of buildings and structures and can be used to prevent the formation of ice and icicles on the outer surface of the drainpipe.

Известно устройство для защиты водосточной трубы от замерзания в ней воды, содержащее кабель подогрева, установленный внутри водосточной трубы, соединенный с источником питания (см, например http://www.krovtexo.ru/a2.htm). Данное устройство формирует в пространстве водосточной трубы положительную температуру, в результат чего исключается возможность замерзания в трубе воды. Вместе с тем, данное устройство требует значительных затрат на его эксплуатацию, т.к. требуют прогрева до положительной температуры в зимний период всего пространства водосточной трубы, стенки которой имеют низкую тепловую изоляцию, что связано со значительными теплопотерями.A device is known for protecting a drainpipe from freezing water in it, comprising a heating cable installed inside a drainpipe connected to a power source (see, for example, http://www.krovtexo.ru/a2.htm). This device generates a positive temperature in the space of the drainpipe, which eliminates the possibility of freezing in the water pipe. However, this device requires significant costs for its operation, because require warming up to a positive temperature in the winter period of the entire space of the drainpipe, the walls of which have low thermal insulation, which is associated with significant heat loss.

Известно устройство защиты водосточной трубы от замерзания, состоящее из полимерного рукава, устанавливаемого непосредственно в трубу на специальном фиксаторе, покрытия воронки и отлива из антиобледенительной мастики (см., например http://www.konserg.ni/Arh_50/exp_3_50.htm) По результатам испытаний разработчиков, полимерный рукав не позволяет образовываться ледяным пробкам. Большая часть воды, попадающая в защищенную трубу, не успевает замерзнуть и сливается вниз. Та же часть, которая замерзает, не может удержаться на поверхности полимера, подвергшегося специальной A device is known for protecting a drainpipe from freezing, consisting of a polymer sleeve installed directly in the pipe on a special retainer, covering the funnel and ebb from the anti-icing mastic (see, for example, http://www.konserg.ni/Arh_50/exp_3_50.htm) the test results of the developers, the polymer sleeve does not allow ice caps to form. Most of the water falling into the protected pipe does not have time to freeze and merges downward. The same part that freezes cannot stay on the surface of the polymer subjected to special

обработке, и падает в виде мелких ледышек, не причиняя никакого вреда ни самой трубе, ни прохожим. Вместе с тем, известно устройство требует значительных затрат на его изготовление и монтаж. Кроме того, происходит снижение проходного сечения водосточных труб, особенно в местах их изгибов, что при возможном попадании различных загрязнений (например, листьев) приведет к их запору, и требуется постоянного обслуживания.processing, and falls in the form of small ice, without causing any harm to the pipe itself or to passers-by. However, it is known that the device requires significant costs for its manufacture and installation. In addition, there is a decrease in the bore of the drainpipes, especially in the places of their bends, which, if various contaminants (for example, leaves) get into it, will lead to their constipation, and constant maintenance is required.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому техническому решению является устройство для защиты водосточной трубы от замерзания в ней воды, содержащее тонкостенную оболочку с элементами крепления ее над верхней горловиной водосточной трубы, выполненную из водонепроницаемого материала размером, перекрывающим поперечный размер верхней горловины трубы, так называемые «зимники» (см., например http://www.srstroy.ni/roofs/equipment/anti-ice/recommendations/)The closest technical solution to the proposed technical solution is a device for protecting the drainpipe from freezing water in it, containing a thin-walled shell with fastening elements above the upper neck of the drainpipe, made of waterproof material with a size that overlaps the transverse dimension of the upper neck of the pipe, the so-called “winter roads” "(See, for example, http://www.srstroy.ni/roofs/equipment/anti-ice/recommendations/)

Данное устройство в осенний период времени устанавливается над водосточной трубой и перекрывает вход сточных вод с крыши в водосточную трубу, чем и предотвращается замерзание в ней воды, и обеспечивается защита трубы от повреждения в зимний период. Однако, отводимые известным устройством сточные воды намерзают как на внешней поверхности водосточной трубы, так и на поверхности крыши, образуя наледь и сосульки.This device in the autumn period of time is installed above the drainpipe and blocks the entry of wastewater from the roof into the drainpipe, which prevents the freezing of water in it and protects the pipe from damage in the winter. However, the wastewater discharged by the known device freezes both on the outer surface of the drainpipe and on the roof surface, forming ice and icicles.

Целью изобретения является уменьшение вероятности образования наледи и сосулек на внешней поверхности водосточной трубы.The aim of the invention is to reduce the likelihood of formation of ice and icicles on the outer surface of the drainpipe.

Для достижения поставленной цели в известном устройстве, содержащем тонкостенную оболочку с элементами крепления ее над верхней горловиной водосточной трубы, выполненную из водонепроницаемого материала размером, перекрывающим поперечный размер верхней горловины трубы, оболочка снабжена системой обогрева наружной поверхности с удельной мощностью в пределах от 50 до 500 вт/кв.м., соединенной с источником питания;To achieve this goal in a known device containing a thin-walled shell with fastening elements above the upper neck of the drainpipe, made of waterproof material with a size that overlaps the transverse dimension of the upper neck of the pipe, the shell is equipped with a heating system for the outer surface with a specific power ranging from 50 to 500 watts / sq.m. connected to a power source;

удельная мощность системы обогрева устройства определяется из условия возможности превышения температуры его наружной поверхности над температурой атмосферного воздуха на величину не менее, чем значение максимального перепада температуры по поверхности кровли в течение всего зимнего периода;the specific power of the device’s heating system is determined from the condition that the temperature of its outer surface can be higher than the temperature of atmospheric air by no less than the maximum temperature difference over the roof surface during the entire winter period;

снабжено средствами регулирования величины напряжения, подаваемого на систему обогрева;equipped with means for regulating the magnitude of the voltage supplied to the heating system;

снабжено датчиками температуры поверхности кровли и нижнего края тонкостенной оболочки, соединенными с системой регулировании величины напряжения, подаваемого на систему обогрева.equipped with temperature sensors for the roof surface and the lower edge of the thin-walled shell, connected to a system for regulating the magnitude of the voltage supplied to the heating system.

Такое выполнение устройства позволит обеспечить положительное значение температуры его наружной поверхности в условиях отрицательных значений температуры атмосферного воздуха в период формирования на крыше условий для таяния снега и наледи вследствие различных тепловых потоков (солнечная радиация, тепловые потоки из чердачного помещения и пр.) над водосточным желобом, обслуживающим водосточную трубу. Для того чтобы образовались на крыше талые воды, в условиях отрицательных температур атмосферного воздуха, ее поверхность должна иметь участки кровли, прогретые до положительных температур. Значение минимальной температуры окружающего воздуха, при которой возможно прогревание участков кровли до положительных температур для каждой кровли может быть установлено как теоретическими расчетами, так и экспериментально. То есть, для каждой кровли можно установить максимальное значение перепада температуры по поверхности кровли от кромки крыши до ее конька. Учитывая, что защитное устройство водосточной трубы находится на кромке здания, без подогрева его температура была бы примерно ровна температуре окружающего воздуха, так же как и температура кромки кровли. Следовательно, установив обогреватели мощностью, обеспечивающей прогрев защитного устройства на максимальное значение перепада температуры кровли по отношению к температуре окружающего This embodiment of the device will ensure a positive value of the temperature of its outer surface under conditions of negative air temperature during the formation of conditions on the roof for melting snow and ice due to various heat fluxes (solar radiation, heat fluxes from the attic, etc.) above the gutter, serving the drainpipe. In order for meltwater to form on the roof, in conditions of negative temperatures of atmospheric air, its surface must have roof sections heated to positive temperatures. The value of the minimum ambient temperature at which it is possible to warm the roof sections to positive temperatures for each roof can be established both by theoretical calculations and experimentally. That is, for each roof, you can set the maximum value of the temperature difference on the roof surface from the edge of the roof to its ridge. Given that the protective device of the drainpipe is located on the edge of the building, without heating, its temperature would be approximately equal to the temperature of the surrounding air, as well as the temperature of the edge of the roof. Therefore, by installing heaters with power that ensures the heating of the protective device to the maximum value of the temperature drop of the roof relative to the ambient temperature

воздуха, на поверхности защитного устройства в период образования талых вод мы всегда будем иметь положительную температуру, что исключает возможность примерзания талой воды. В результате чего, талые воды, образуемые в условиях отрицательных температур атмосферного воздуха вследствие различных тепловых потоков на поверхность кровли (например, солнечной радиации, тепловых потоков чердачных помещений и пр.) не примерзают к поверхности устройства защиты водосточной трубы и свободно отводятся с поверхности крыши. Как показал анализ существующих кровель, значение удельной мощности, обеспечивающей требуемый перепад температур (на некоторых кровлях наблюдается движение талых вод при температурах воздуха менее - 10°С), с учетом запаса на непредвиденные теплопотери составляет от 50 до 500 вт/ кв.м.air, on the surface of the protective device during the formation of melt water, we will always have a positive temperature, which excludes the possibility of freezing melt water. As a result, melt water formed under conditions of negative temperatures of atmospheric air due to various heat fluxes to the roof surface (for example, solar radiation, heat fluxes of attic spaces, etc.) does not freeze to the surface of the drainpipe protection device and is freely discharged from the roof surface. As the analysis of existing roofs showed, the value of the specific power providing the required temperature difference (on some roofs there is movement of melt water at air temperatures less than -10 ° C), taking into account the reserve for unforeseen heat losses, is from 50 to 500 W / sq.m.

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

На фиг.2 представлена схема монтажа предлагаемого устройства на крыше здания.Figure 2 presents the installation diagram of the proposed device on the roof of the building.

Предлагаемое устройство включает в себя тонкостенную оболочку, выполненную в виде пластины 1 с загнутыми краями 2 из водонепроницаемого материала, например из кровельной жести, снизу которой прикреплен электрообогреватель 3, соединенный электропроводкой 4 с источником питания (на фиг. не показан). Электрообогреватель 3 может быть выполнен различной конструкции, например, в виде пластины из изоляционного материала (например, стеклопластика) со встроенными в ней электропроводящими нитями, соединенными с электропроводкой 4. Подобного типа нагреватели широко предлагаются на рынке.The proposed device includes a thin-walled shell made in the form of a plate 1 with curved edges 2 of a waterproof material, for example, of roofing sheet, from the bottom of which an electric heater 3 is attached, connected by an electric wiring 4 to a power source (not shown in Fig.). The electric heater 3 can be made of various designs, for example, in the form of a plate of insulating material (for example, fiberglass) with electrically conductive threads embedded in it, connected to the electrical wiring 4. Such type of heaters are widely available on the market.

См., например, электрообогреватели фирмы МОСТОР 7 (http://www.mostor7.ni/obogrev/bitovie.shtml). Выполнение предлагаемого устройства в виде соединенных между собой металлической пластины и электрообогревателя определилось из желания использовать конструкции готовых и предлагаемых на рынке электрообогревателей. Конструктивное See, for example, MOSTOR 7 electric heaters (http://www.mostor7.ni/obogrev/bitovie.shtml). The implementation of the proposed device in the form of interconnected metal plate and electric heater was determined by the desire to use the designs of ready-made and marketed electric heaters. Constructive

выполнение заявляемого устройства может быть выполнено и отлично от представленной на фиг.1 схемы. Например, устройство может быть выполнено в виде целиковой оболочки из электроизоляционного материала со встроенными внутри электрическими проводами. Либо в виде пластины, снизу которой прикреплены кабели электрообогрева. Главное, чтобы наружная поверхность устройства (контактирующая с талыми водами) была подогреваемой с удельной мощностью обогрева от 50 до 500 вт/кв. м. Столь существенный разброс удельной мощности подогрева объясняется разнообразием существующих крыш, как по утечкам тепловых потоков из чердачных помещений, так и по положению относительно потоков солнечной радиации. Для крыш, находящихся в теневой области, с хорошей теплоизоляцией потолочного перекрытия для обеспечения прохождения талых вод, возникающих вследствие суточных колебаний температуры достаточно иметь подогрев устройства с удельной мощностью порядка 50 вт/кв.м. Для мансартных же крыш, обращенных на солнечную сторону, с разводкой системы отопления в чердачном помещении, перепад температур по кровле может достигать в морозные дни более 10 градусов (между коньком и нижней кромки защитного устройства). И для обеспечения работы предлагаемого устройства требуется удельная мощность порядка 500 вт/кв.м. Конкретное значение удельной мощности устанавливается на этапе проектирования предлагаемого устройства.the implementation of the inventive device can be performed differently from that shown in figure 1 of the circuit. For example, the device can be made in the form of a one-piece sheath of insulating material with electrical wires built inside. Or in the form of a plate, from the bottom of which electric heating cables are attached. The main thing is that the outer surface of the device (in contact with melt water) is heated with a specific heating power of 50 to 500 W / sq. m. Such a significant variation in the specific heating power is explained by the variety of existing roofs, both in terms of leakage of heat fluxes from the attic rooms and in terms of the position relative to solar radiation fluxes. For roofs located in the shady area, with good thermal insulation of the ceiling, to ensure the passage of melt water resulting from daily temperature fluctuations, it is sufficient to have a device heated with a specific power of about 50 W / sq.m. For mansard roofs facing the sunny side, with the wiring of the heating system in the attic, the temperature drop across the roof can reach more than 10 degrees on frosty days (between the ridge and the lower edge of the protective device). And to ensure the operation of the proposed device requires a specific power of the order of 500 W / sq. The specific value of the specific power is set at the design stage of the proposed device.

Либо экспериментально, на основе многолетних наблюдений, либо расчетным путем с учетом всех возможных тепловых потоков выявляют значение максимально перепада температур по кровле от конька до нижней кромки. И, исходя из конкретной конструкции устройства, схемы обеспечения подогрева, возможных ветровых потоков и прочих источников тепловых потерь рассчитывается требуемая мощность обогрева устройства, исходя из условия возможности компенсации на устройстве установленного перепада температур. При этом, обеспечивается нагрев наружной поверхности оболочки до положительной температуры в условиях Either experimentally, based on long-term observations, or by calculation, taking into account all possible heat fluxes, the value of the maximum temperature difference across the roof from the ridge to the lower edge is determined. And, based on the specific design of the device, the heating supply scheme, possible wind flows and other sources of heat loss, the required heating power of the device is calculated based on the condition of the possibility of compensation on the device for the set temperature difference. At the same time, the outer surface of the shell is heated to a positive temperature under

наибольших морозов, при которых наблюдается на кровле образование талых вод.the greatest frosts at which the formation of melt water is observed on the roof.

Таким образом, талые воды, образующиеся в верхней части кровли вследствие тепловых потоков и нагрева поверхности кровли до положительной температуры беспрепятственно уходят с предлагаемого устройства, так как его температура также положительна.Thus, the melt water generated in the upper part of the roof due to heat flows and heating of the roof surface to a positive temperature freely leaves the proposed device, since its temperature is also positive.

Крепление обогревателей к устройству может быть осуществлено различным способом, например, с помощью винтов, устанавливаемых по периметру поверхности обогревателя (на фиг. не показаны) в области свободной от электропроводных нитей.The fastening of the heaters to the device can be carried out in various ways, for example, using screws installed around the perimeter of the surface of the heater (not shown in Fig.) In an area free of electrically conductive threads.

Монтаж предлагаемого устройства на крыше осуществляется аналогично известному устройству. На фиг.2 представлена схема монтажа предлагаемого устройства на крыше здания.The installation of the proposed device on the roof is carried out similarly to the known device. Figure 2 presents the installation diagram of the proposed device on the roof of the building.

Предлагаемое устройство 1, устанавливается верхней кромкой под лист водосточного желоба 2 и опирается на край водосборной горловины водосточной трубы 3. Фиксация предлагаемого устройства может быть осуществлено различным способов в зависимости от конструктивных особенностей узлов сочленения (водосточного желоба, предлагаемого устройства и водосборной горловины). В качестве примера на фиг.2 представлена схема крепления устройства с помощью проволоки 4. Для надежности также проволокой устройство может быть закреплено и на горловине водосборной воронки (на фиг.2 не показано). Электрические провода подвода напряжения питания (на фиг.2 не показаны) в удобном месте под нижней кромкой кровли выводятся в чердачное помещение и соединятся либо с системой регулирования величины напряжения, подаваемого на систему обогрева, либо проводами электропитания. В качестве системы регулирования могут быть использованы, как автоматическая система регулирования, построенная по общим принципам системы управления, так и обычный регулятор напряжения, управляемый вручную. В первом случае, датчики температуры крыши и предлагаемого устройства соединены с The proposed device 1 is installed by the upper edge under the sheet of the gutter 2 and rests on the edge of the drainage neck of the drainpipe 3. The proposed device can be fixed in various ways depending on the design features of the articulation units (gutter, the proposed device and the drainage neck). As an example, FIG. 2 shows a diagram of a device fastening with a wire 4. For reliability, also with a wire, the device can also be mounted on the neck of a catchment funnel (not shown in FIG. 2). Electric wires for supplying voltage (not shown in FIG. 2) in a convenient place under the lower edge of the roof are led out to the attic and connected either to the voltage control system supplied to the heating system or to the power wires. As a control system, both an automatic control system, built according to the general principles of the control system, and a conventional voltage regulator, manually controlled, can be used. In the first case, the temperature sensors of the roof and the proposed device are connected to

системой регулирования величины подаваемого напряжения, которая обеспечивает значение напряжения, подаваемого на систему обогрева такой величины, которое способствует поддержание положительной температуры на поверхности предлагаемого устройства при достижении положительного значения температуры поверхности кровли крыши над водосточным желобом, обслуживающим водосточную трубу в условиях отрицательных температур. Во втором случае датчики температур соединены с устройством отображения информации, показания которых наблюдает оператор. И при превышении температуры поверхности кровли положительного значения температуры, устанавливают значение напряжения, подаваемого на систему нагрева, при котором значение температуры поверхности устройства защиты достигнет положительного значения. На практике же, при работе с оператором предлагаемое устройство может обеспечить выполнение своих функций и без использования датчиков температуры. Достаточно при образовании на защитных устройствах наледи и сосулек увеличить напряжение, подаваемое на систему обогрева, и поверхность защитного устройства будет чистой. Учитывая, что в предлагаемом устройстве прогрев до положительной температуры осуществляется лишь поверхности защитной оболочки, площадь, которой составляет десятые доли квадратного метра, значение потребляемой мощности незначительны. Кроме того, предлагаемое устройство позволяет периодически выключать систему обогрева, включая ее при необходимости, что достаточно легко может быть автоматизировано известными методами и позволит дополнительно сэкономить затраты на использование электроэнергии. Необходимость регулирования подачи электроэнергии и автоматизации процесса управления устанавливается в каждом конкретном случае, в зависимости от категории здания, количества водосточных труб, стоимости средств автоматизации в сравнении со стоимостью электроэнергии, ограничений по объемам потребляемой энергии и пр.a control system for the magnitude of the applied voltage, which provides a voltage value supplied to the heating system of such a magnitude that helps to maintain a positive temperature on the surface of the proposed device when a positive value of the temperature of the roof surface of the roof over the gutter serving the drain pipe in conditions of negative temperatures is reached. In the second case, temperature sensors are connected to an information display device, the readings of which are observed by the operator. And when the temperature of the roof surface exceeds a positive temperature value, the voltage value supplied to the heating system is set at which the surface temperature value of the protection device reaches a positive value. In practice, when working with the operator, the proposed device can ensure the performance of its functions without the use of temperature sensors. It is enough to increase the voltage supplied to the heating system when ice and icicles form on the protective devices, and the surface of the protective device will be clean. Given that in the proposed device, heating to a positive temperature is carried out only on the surface of the protective shell, the area of which is tenths of a square meter, the value of power consumption is negligible. In addition, the proposed device allows you to periodically turn off the heating system, including it if necessary, which can easily be automated by known methods and will further save energy costs. The need to regulate the supply of electricity and automation of the control process is established in each case, depending on the category of the building, the number of drainpipes, the cost of automation in comparison with the cost of electricity, restrictions on the amount of energy consumed, etc.

Таким образом, предлагаемое устройство благодаря наличию новых признаков в совокупности с известными, позволяет защитить водосточную трубу от замерзания, исключить образование наледи и сосулек и достичь цели предполагаемого изобретенияThus, the proposed device due to the presence of new features in conjunction with the known, allows you to protect the drainpipe from freezing, to prevent the formation of ice and icicles and to achieve the purpose of the alleged invention

Claims

1. A device for protecting a drainpipe from freezing water in it, containing a thin-walled shell with fastening elements above the upper neck of the drainpipe, made of waterproof material with a size that overlaps the transverse dimension of the upper neck of the pipe, characterized in that the shell is equipped with a heating system for the outer surface with specific power ranging from 50 to 500 W / m ² connected to a power source.

2. The device according to claim 1, characterized in that the specific power of the heating system of the device is determined from the condition that the temperature of its outer surface can be higher than the temperature of atmospheric air not less than the maximum temperature difference over the roof surface during the entire winter period.

3. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with means for regulating the magnitude of the voltage supplied to the heating system.

4. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with temperature sensors for the surface of the roof and the lower edge of the thin-walled shell connected to a system for regulating the magnitude of the voltage supplied to the heating system.