Способ предотвращения образования сосулек на крыше здания

Изобретение относится к строительству, в частности к способам борьбы с сосульками на карнизе кровли скатных крыш. Способ включает прикрепленный вдоль края крыши с образованием замкнутого контура нагревательный элемент, соединенный с клеммами для подключения источника электрического тока, выполненный в виде металлического проводника, согнутого через определенное шаговое расстояние с образованием свисающих петель. Металлический проводник выполняют зигзагообразным из поочередно спаянных отрезков из разнородных проводников или полупроводников, образующих кольцеобразную термобатарею, причем внутренние спаи термобатареи размещают на крыше под снегом, а внешние за пределами крыши у ее кромки, при этом к предварительно проградуированной термобатарее для измерения термоэлектродвижущей силы подключают милливольтметр, а после регистрации с его помощью перехода положительной температуры атмосферного воздуха через нуль к отрицательной по этой термобатарее пропускают однонаправленный электрический ток от источника тока в направлении, обеспечивающем нагревание наружных спаев и охлаждение внутренних спаев термобатареи. Технический результат изобретения - снижение эксплуатационных затрат крыши. 1 ил.

 

Изобретение относится к области строительства, в частности к способам борьбы с сосульками на карнизе кровли скатных крыш, при условии безопасности производства работ и сохранности элементов кровли зданий.

Известен способ бесконтактного теплового воздействия на ледяные сосульки для их отделения от карниза крыши, заключающийся в воздействии на сосульки лазерного излучения с длиной волны в диапазоне 9-11 мкм в виде последовательности импульсов с энергией в импульсе 0,1-100,0 Дж [1].

Недостатком данного способа является низкая производительность и высокая стоимость производства работ по удалению сформировавшихся сосулек.

Известен также способ борьбы с сосульками при помощи устройства для удаления сосулек с крыши здания, содержащего прикрепленный вдоль края крыши на ее участке или по периметру с образованием замкнутого контура нагревательный элемент, соединенный с клеммами для подключения источника электрического сигнала, нагревательный элемент выполнен в виде упругого стального провода, закрепленного непосредственно по кромке крыши и согнутого через определенное шаговое расстояние с образованием вертикально свисающих вниз вдоль стены здания узких петель, снабженных в верхней части обращенными наружу и заостренными по концам поперечными штырьками, при этом снизу на каждую из петель надета плотно с натягом и зафиксирована поперечными штырьками втулка из упругопластического материала типа сотопласт, имеющего сотовую объемную структуру с открытыми наружными ячейками, высокую гидрофильность, низкую теплопроводность и значительную удельную теплоемкость [2], принят за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании данного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе отделения сосулек с крыши здания конструктивно предусмотрено сначала сосредоточение и удержание сосулек на кромке крыши, а затем их удаление путем импульсного нагрева, что связано с большими энергозатратами при плавлении уже сформировавшихся ледяных сосулек, а также повышенная трудоемкость и сложность непрерывного контроля за изменением температуры за пределами и внутри снежного покрова на крыше здания в период образования сосулек.

Сущность изобретения заключается в использовании разности температур во время оттепели на крыше под снегом (где температура таящего снега равна 0°С) и за пределами крыши у ее кромки для преобразования ее в энергию электрического тока с помощью термобатареи, размещенной на кромке скатной крыши по всему периметру здания, и использовании этой термоэлектродвижущей силы для обнаружения перехода температуры через нуль, т.е. момента начала образования сосулек после оттепели, а затем использовании этой же термобатареи для оперативного вмешательства по предупреждению образования сосулек путем пропускания через нее однонаправленного электрического тока от источника тока в том направлении, которое обеспечивает нагревание спаев термобатареи, расположенных у кромки крыши, что препятствует процессу зарождения сосулек на свисающих с крыши концах термобатареи, с которых стекает талая вода.

Технический результат - снижение энергозатрат за счет того, что избавление от сосулек осуществляется на стадии их зарождения, и уменьшение трудоемкости непрерывного контроля температуры снаружи и внутри снежного покрова на крыше здания путем использования термобатареи, совмещающей в себе функции термодинамического термометра и термодинамического нагревателя.

Уменьшение трудоемкости и снижение энергозатрат происходит за счет использования предварительно проградуированной термобатареи, сначала как высокоточного и малоинерционного термоэлектрического термометра (реализуется эффект Зеебека) для оперативного определения момента перехода положительной температуры внешнего воздуха через нуль к отрицательной, т.е. выявления момента зарождения сосулек, а затем использования этой же термобатареи уже как термодинамического нагревателя (реализуется эффект Пельтье) для подогрева выступающих за кромки крыши внешних спаев термобатареи, окружающего их воздуха и, соответственно, стекающей с них талой воды, что предотвращает образование на кромке крыши ледяных сосулек уже в зародышевом состоянии и тем самым минимизируется расход энергии впустую.

Предлагаемый способ поясняется чертежом.

На чертеже представлен участок крыши на виде здания спереди с размещенной на ней термобатареей.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе удаления сосулек с крыши здания, включающем прикрепленный вдоль края крыши на ее участке или по периметру с образованием замкнутого контура нагревательный элемент, соединенный с клеммами для подключения источника электрического тока, выполненный в виде металлического проводника, согнутого через определенное шаговое расстояние с образованием свисающих петель, металлический проводник выполняют зигзагообразным из поочередно спаянных отрезков из разнородных проводников или полупроводников, образующих кольцеобразную термобатарею, причем внутренние спаи термобатареи размещают на крыше под снегом, а внешние за пределами крыши у ее кромки, при этом к предварительно проградуированной термобатарее для измерения термоэлектродвижущей силы подключают милливольтметр, а после регистрации с его помощью перехода положительной температуры атмосферного воздуха через нуль к отрицательной по этой термобатарее пропускают однонаправленный электрический ток от источника тока в направлении, обеспечивающем нагревание наружных спаев и охлаждение внутренних спаев термобатареи.

Способ осуществляется следующим образом.

На кровле крыши 1 здания 2 по его кромке размещают предварительно проградуированную термобатарею 3, составленную из большого числа, например, полупроводниковых термопар, при этом внутренние спаи термопары 4 размещают на крыше 1 здания 2 под снегом, а наружные спаи 5 - за пределами крыши 1 у ее кромки.

Для контроля за изменением разницы температур внутри снежного покрова на крыше 1 здания 2 и за пределами крыши 1 у ее кромки, где переход температуры через нуль (от положительной к отрицательной) является главным признаком начала образования сосулек, термобатарею 3 подключают к клеммам милливольтметра, по показаниям которого с использованием градуировочного графика определяют разность температур снаружи, у кромки крыши 1 и внутри снежного покрова на крыше 1 (где температура тающего снега равна 0°С).

При переходе температуры внешнего воздуха через нуль (от положительной к отрицательной) милливольтметр отключают от термобатареи 3 и подключают ее к клеммам источника однонаправленного электрического тока, причем ток пропускают через термобатарею 3 в том направлении, которое обеспечивает нагревание наружных спаев 5 и охлаждение внутренних спаев 4 термобатареи 3.

В связи с этим вытекающая из под снега на крыше 1 талая вода скатывается к термобатарее 3 и по ее боковым сегментам, как по направляющим, поступает к нагретым спаям 5, где талая вода подогревается и, несмотря на низкую температуру атмосферного воздуха, не замерзает, а в виде капель и ручейков стекает с крыши 1 здания 2.

Одновременно с нагреванием внешних спаев 5 термобатареи 3 внутренние спаи 4, размещенные под толщей снега на крыше 1, охлаждаются и вместе с морозным атмосферным воздухом замораживают эту толщу снега, что приводит к замедлению и последующему прекращению потока талой воды с крыши 1, а также к сокращению времени работы термобатареи 3, в период сосулькообразования, и снижению энергозатрат по предотвращению образования сосулек на крыше 1 здания 2.

Поддержание положительной температуры у кромки крыши 1 с помощью термобатареи 3, представляющей собой простую, надежную, долговечную, имеющую небольшое количество деталей, легко монтируемую, работающую строго регламентированное время, только в период сосулькообразования, определяемое этой же термобатареей, отсутствие опасности повреждения кровли и ущерба от падающих сосулек, а также то, что механизм избавления от сосулек не связан с плавлением льда и требует меньше энергозатрат, свидетельствует о повышенной эффективности данного способа при предотвращении образования сосулек на крыше здания.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения (способа) следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленный способ при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в строительстве, и, в частности, предотвращения образования сосулек на карнизе кровли скатных крыш;

- для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Источники информации

1. Патент на изобретение РФ №2307905, Е04D 13/00, 2005.

2. Патент на изобретение РФ №2480563, Е04D 13/076, 2013, прототип.

Способ предотвращения образования сосулек на крыше здания, включающий прикрепленный вдоль края крыши на ее участке или по периметру с образованием замкнутого контура нагревательный элемент, соединенный с клеммами для подключения источника электрического тока, выполненный в виде металлического проводника, согнутого через определенное шаговое расстояние с образованием свисающих петель, отличающийся тем, что металлический проводник выполняют зигзагообразным из поочередно спаянных отрезков из разнородных проводников или полупроводников, образующих кольцеобразную термобатарею, причем внутренние спаи термобатареи размещают на крыше под снегом, а внешние за пределами крыши у ее кромки, при этом к предварительно проградуированной термобатарее для измерения термоэлектродвижущей силы подключают милливольтметр, а после регистрации с его помощью перехода положительной температуры атмосферного воздуха через нуль к отрицательной по этой термобатарее пропускают однонаправленный электрический ток от источника тока в направлении, обеспечивающем нагревание наружных спаев и охлаждение внутренних спаев термобатареи.