Антиобледенительное устройство для крыш
Изобретение относится к области строительства, в частности к устройствам для предотвращения образования наледей на краях крыш. Устройство обеспечивает его надежное длительное функционирование в автономном режиме без обслуживания. Устройство содержит закрепленный по контакту с краем крыши и расположенный на ее участке или по ее периметру с образованием замкнутого контура нагревательный трубчатый элемент с вытяжными отверстиями, соединенный с транспортными воздуховодами, при этом воздухозаборные концы транспортных воздуховодов размещены в вентиляционных каналах здания ниже вытяжных отверстий, выполненных в донной части нагревательного трубчатого элемента у его концов при расположении нагревательного элемента на части крыши или рассредоточено в виде продольных вырезов по длине трубчатого нагревательного элемента при его расположении по периметру крыши. 1 ил.
Изобретение относится к области строительства устройств для предотвращения образования наледей на краях крыш.
Известно устройство для обогревания свесов кровли, содержащее контур из трубопроводов с теплоносителем, устройство обогрева теплоносителя, подключенное к системе центрального отопления (а.с. СССР №30417, КЛ. 37 с, 11, публ. 31.05.1933 г.).
Недостатком этого устройства является значительная стоимость нагрева теплоносителя - воды из системы центрального отопления - для растапливания наледей на свесах кровли.
Известно устройство для удаления сосулек с крыш, содержащее установленный вдоль карнизов контур из трубопроводов с теплоносителем внутри них в виде электронагревателя от источника электроэнергии (патент Японии №4-2150, МКИ: Е04Д 13/00, публ. 16.01.1992 г.).
Недостатками этого устройства являются недостаточная надежность безаварийного функционирования электронагревательного элемента и значительная стоимость потребляемой электроэнергии.
Известно устройство для растапливания снега на крыше дома, содержащее контур из трубопроводов с по крайней мере одним подводящим и одним отводящим трубопроводами с теплоносителем, устройство обогрева теплоносителя в виде бойлера, соединенного с источником нагрева, расширительную емкость, связанную с контуром, циркуляционный насос, устройство управления (патент Японии №2840576 В2 9021215 А, МКИ: Е04Д 13/00, публ. 24.12.98 г.).
Недостатком этого технического решения является использование водяного теплоносителя из бойлерной емкости, который подвержен замерзанию как при низких атмосферных температурах, так и при выходе из строя отопительной системы бойлера, что потребует при эксплуатации устройства в дальнейшем дополнительных затрат по поддержанию теплоносителя в циркуляционном состоянии. Кроме того, наличие дорогостоящего электрооборудования в составе устройства управления, включающего также и датчики, требующие наличия обогревающих элементов, таких как вентилятор, электролампы и т.д., повышает стоимость устройства.
Известно устройство для растапливания обледенения крыш, содержащее контур из трубопроводов с по крайней мере одним подводящим и одним отводящим трубопроводами с теплоносителем, устройство обогрева теплоносителя, соединенного с источником нагрева, расширительную емкость, связанную с контуром, циркуляционный насос, устройство управления, при этом контур выполнен замкнутым и с участком сочленения отводящего и подводящего трубопроводов, взаимодействующим с устройством обогрева, источник нагрева которого выполнен в виде системы отопления, циркуляционный насос соединен с контуром и с датчиком управления, а в качестве теплоносителя использован морозостойкий материал. Кроме того, устройство обогрева может быть выполнено в виде бойлера со змеевиком, соединенным с системой центрального отопления, устройство управления может быть выполнено в виде датчика температуры, а в качестве морозостойкого материала может быть использован антифриз (РФ П.М. №28882 7 Е04Д 13/00, 13/076 публ. 20.04.2003 г.).
Недостатками этого устройства являются относительная сложность и многозвенность конструкции, немалые расходы на изготовление, монтаж и эксплуатацию.
Известно устройство для удаления снега и льда с карнизного свеса крыши, содержащее закрепленный на наружной кромке кровли замкнутый в поперечном сечении элемент, выполненный в виде листа мягкого металла с расположенным на нем нагревателем, покрытым изоляционным слоем, нагреватель снабжен токоотводами для подсоединения к источнику питания (РФ П.М. №23634, М. кл. Е04Д 13/00, публ. 2002 г.).
Недостатками этого устройства являются повышенная опасность из-за применения источника электроэнергии, невысокая эксплуатационная надежность и значительные эксплуатационные затраты при растапливании льда и снега.
Аналогом заявляемого технического решения является устройство для удаления снега и льда с карнизного свеса крыши, содержащее закрепленный на наружной кромке крыши здания рабочий нагревательный элемент, соединенный с источником тепловой энергии, и крепежные элементы, отличающееся тем, что оно содержит теплогенератор и трубопровод транспортировки теплоносителя, при этом рабочий нагревательный элемент выполнен в виде трубопровода, закрепленного на кромке карнизного свеса крыши посредством кронштейнов с обеспечением теплового контакта внешней поверхности нагревательного элемента с нижней поверхностью карнизного свеса крыши, при этом рабочий нагревательный элемент подключен через трубопровод транспортировки теплоносителя к теплогенератору. Это известное решение имеет несколько вариантов исполнения:
п.2 теплогенератор установлен в подвале здания, а трубопровод транспортировки теплоносителя проложен от теплогенератора к рабочему нагревательному элементу внутри здания.
п.3 теплогенератор установлен снаружи здания, а трубопровод транспортировки теплоносителя проложен от теплогенератора к рабочему нагревательному элементу с внешней стороны здания с обеспечением теплоизоляции.
п.4 теплогенератор содержит радиатор центрального отопления, размещенный в герметичном теплоизолированном контейнере, в нижней части которого установлен воздухозаборник, а в верхней части - вытяжной патрубок, соединенный с трубопроводом транспортировки теплоносителя.
п.5 теплогенератор установлен на чердаке здания и содержит электронагревательный элемент и вентилятор, связанный с трубопроводом транспортировки теплоносителя.
п.6 теплогенератор установлен на автомобиле и связан с трубопроводом транспортировки теплоносителя посредством гибкого рукава.
п.7 устройство по п.1 отличающееся тем, что оно содержит вытяжные патрубки, установленные по карнизу крыши вдоль рабочего нагревательного элемента.
Недостатками такого устройства являются необходимость изготовления теплогенераторов и сопутствующей оснастки и оборудования, а также экономических затрат на нагрев теплоносителя и обслуживание устройства. Кроме того, наличие в конструкции вытяжных патрубков в виде отрезков труб, связанных с нагревательным элементом (2, чертеж), способствует созданию аварийной ситуации, когда при снежных метелях такие патрубки забиваются снегом, несмотря на наличие над ними защитных кожухов, которые предохраняют патрубки от попадания в них снега только при тихой погоде (известны нередкие случаи закупорки снегом при сильных снежных метелях вытяжных труб подобных конструкций из подвалов, погребов). Снег в вытяжных патрубках при оттепели и последующем понижении температуры может превратиться в ледяные пробки, после чего все описанные в прототипе варианты окажутся неработоспособными до удаления пробок.
Целью заявляемого технического решения является предотвращение образования наледей (сосулек) на краях крыш путем использования постоянно действующих устройств без искусственных теплогенераторов.
Технический результат достигается тем, что предлагаемое антиобледенительное устройство для крыш, содержащее закрепленный по контакту с краем крыши воздухопроводящий нагревательный элемент, соединенный с источником тепловой энергии посредством транспортного воздуховода, отличается тем, что транспортный воздуховод сообщен с вентиляционным каналом здания, а нагревательный элемент выполнен с вытяжными отверстиями в его донной части, с обеспечением постоянного истечения теплоносителя в нисходящем направлении.
На чертеже изображена схема расположения элементов устройства и его функционирования.
Сущность предлагаемого устройства заключается в следующем.
По контакту с краем 1 крыши 2 проложен и закреплен, например, обычными кронштейнами нагревательный элемент 3 в виде, например, низконапорных металлических труб на нужном участке или по периметру крыши, с образованием замкнутого контура. В донной части нагревательного элемента 3 у его концов или рассредоточено по его длине в случае образования замкнутого контура выполнены вытяжные отверстия 4 в виде, например, продольных вырезов на 1/3 ⊘ труб. К нагревательному элементу 3 подсоединены транспортные воздуховоды 5, сообщенные с вентиляционными каналами 6 здания. Транспорные воздуховоды могут быть выполнены в виде обычных резиновых или пластмассовых безнапорных гибких шлангов (при центральном водяном отоплении здания) или в виде металлических жаростойких труб (при печном отоплении), пропущенных в вентиляционные каналы 6, например, с чердака, через специальные отверстия в их стенках. Нижние воздухозаборные концы (всасы) транспортных воздуховодов размещены в вентиляционных каналах здания ниже уровня вытяжных отверстий 4 (Δh) с обеспечением естественной тяги вверх теплого воздуха по транспортному воздуховоду 5 и нагревательному элементу 3.
Работает предлагаемое устройство следующим образом. В периоды, когда температура наружного воздуха ниже температуры теплого воздуха в вентиляционном канале здания, теплый воздух (показано стрелками на чертеже) из вентиляционного канала 6 наряду с выходящим наружу основным потоком засасывается и в транспортный воздуховод 5 через его воздухозаборный конец (всас) и поступает в нагревательный элемент 3, из которого через вытяжные отверстия 4 истекает наружу. Сила тяги теплого воздуха и его количество в нагревательном элементе определяется площадью поперечного сечения транспортного воздуховода 5, нагревательного элемента 3 и вытяжного отверстия 4, а также разностью уровней (Δh) всаса транспортного воздуховода 5 и вытяжного отверстия 4.
Предлагаемое устройство эффективно при всем температурном диапазоне образования наледей, практически от плюсовой температуры до -10°С: талая вода, стекающая по крыше 2, через ее край 1 непременно попадает на контактирующий с ним нагревательный элемент 3, через который стекает на землю. При похолодании таяние снега замедляется и начинается постепенное обледенение крыши. Но продолжающая поступать на край 1 крыши 2 вода не замерзает, т.к. обогревается теплым нагревательным элементом 3 даже после прекращения снеготаяния и начала наледеобразования, т.е. место, откуда растут сосульки, остается теплым в период их потенциального образования и роста. Этим обеспечивается предотвращение образования наледей на краях крыш.
Предлагаемое устройство включает указанные в аналогах варианты технического исполнения в виде наличия и расположения нагревательного элемента, транспортного воздуховода и использование общеизвестного явления конвекции. Однако некоторые отличия позволяют полагать его более эффективным, чем известные:
1. Известные устройства предназначены для растапливания снега и уже образовавшихся наледей (сосулек);
- предлагаемое устройство предотвращает образование наледей.
2. Известные устройства предусматривают использование искусственных источников тепловой энергии (теплогенераторов) с неизбежными затратами на их изготовление, установку и эксплуатацию;
- в предлагаемом устройстве используется бесплатный теплоноситель, а конструкция максимально упрощена (транспортный воздуховод + нагревательный элемент), устройство может функционировать в безаварийном автономном режиме десятки лет, без затрат на обслуживание.
3. Известные устройства работают в режиме циклического (периодического) действия, предполагающего запуски и остановки и задействование обслуживающего персонала;
- предлагаемое устройство эксплуатируется в непрерывном режиме без обслуживания.
4. При эксплуатации известных устройств неизбежны дополнительные затраты на соблюдение мер безопасности от падающих с крыш наледей (сосулек);
- при эксплуатации предлагаемого устройства дополнительные меры безопасности не нужны - с крыш падает талая вода, а не ледяные глыбы.
5. В известном устройстве (прототипе) теплоноситель из нагревательного элемента истекает через вытяжные патрубки восходящим потоком, что не исключает аварийных ситуаций при забивании патрубков снегом при сильных метелях;
- в предлагаемом варианте истечение теплоносителя из нагревательного элемента осуществляется через отверстия в его донной части нисходящим постоянным потоком, что исключает попадание снега в нагревательный элемент.
Предлагаемое устройство может быть использовано как на строящихся, так и на эксплуатируемых зданиях, применение его позволит исключить многочисленные травмы от падения с крыш наледей.
Антиобледенительное устройство для крыш, содержащее закрепленный по контакту с краем крыши и расположенный на ее участке или по ее периметру с образованием замкнутого контура нагревательный трубчатый элемент с вытяжными отверстиями, соединенный с транспортными воздуховодами, отличающееся тем, что воздухозаборные концы транспортных воздуховодов размещены в вентиляционных каналах здания ниже вытяжных отверстий, выполненных в донной части нагревательного трубчатого элемента у его концов при расположении нагревательного элемента на части крыши или рассредоточено в виде продольных вырезов по длине трубчатого нагревательного элемента при его расположении по периметру крыши.
