УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ КРУПНЫХ СОСУЛЕК НА ВЫСТУПАЮЩИХ ДЕТАЛЯХ КРЫШ И ФАСАДОВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ И ПАДЕНИЯ С ЭТИХ ДЕТАЛЕЙ НАЛЕДИ И СНЕГА

Полезная модель относится к области строительства и эксплуатации зданий и сооружений и может быть использовано для предотвращения образования крупных сосулек на выступающих деталях крыш и фасадов зданий и сооружений и падения с этих деталей наледи и снега.
Причина образования наледи и сосулек на крышах зданий и сооружений, а также на других выступающих деталях их фасадов известна и состоит в конструктивных особенностях оформления нижних кромок крыш и других выступающих деталей. Поясним это более подробно на примере крыш. Как известно, основная масса крыши перекрывает чердачное помещение. За счет утечки тепла из чердачного помещения температура поверхности крыши всегда немного выше температуры окружающего воздуха. Нижняя же часть кровли крыши, называемая свесом, выступает за фасад здания или сооружения и по этой причине со всех сторон окружена наружным воздухом. Вследствие этого температура ее поверхности практически равна температуре окружающего воздуха. При незначительных значениях отрицательной температуры на поверхности кровли над чердачным помещением слой снега начинает таять. Образующиеся талые воды стекают вниз и попадают на поверхность нижней части кровли крыши. Поскольку, как отмечено выше, температура ее поверхности практически равна температуре окружающего воздуха, талые воды примерзают к ней, образуя наледь, из которой при дальнейшем таянии снега образуются сосульки.
Это общая причина образования сосулек. Но есть и множество других факторов способствующих образованию сосулек на крыше. Например, есть «теплые» крыши с незначительной теплоизоляцией, когда на чердаке под крышей высокая температура, которая за счет теплопередачи «проходит» на наружную поверхность крыши. В итоге на улице -15°С, а на крыше течет вода от таяния снега и льда и образуются наледь и сосульки. Даже у одной и той же крыши в одних местах могут образовываться сосульки, а в других нет. Например, на чердаке проходит труба горячей воды, которая в одном месте не теплоизолирована. В итоге на участке крыши над этим местом образуются сосульки даже при -20°С, а на другом участке той же крыши нет сосулек и при 0°С.
В итоге постоянно стоит техническая задача предотвращения образования крупных сосулек на выступающих деталях крыш и фасадов зданий и сооружений и падения с этих деталей наледи и снега.
Существуют различные устройства для этого, основанные на разных технических принципах.
Известно устройство для предотвращения образования крупных сосулек на выступающих деталях крыш и фасадов зданий и сооружений и падения с этих деталей наледи и снега, включающее листообразное тело, содержащее часть листообразного тела, лежащую на поверхности выступающих деталей крыш и фасадов, в направлении от их кромки, и, по меньшей мере, частично скрепленную с ними, и часть листообразного тела, выступающую за кромку (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации №2244790, кл. E04D 13/076, дата приоритете 05.03.2003 г.).
Принцип работы известного устройства состоит в значительном уменьшении сцепления льда и снега с поверхностью нижней части крыши, чтобы лед и снег не могли соединиться с поверхностью, а скатывались бы сразу вниз без образования сосулек. Для этого вдоль нижней кромки крыши закрепляют листообразное тело с гладкой ровной поверхностью, изготовленное из гидрофобного (водоотталкивающего) материала, например, фторопласта, полиэтилена и других конструкционных материалов. Листообразное тело представляет собой жесткую полосу, образованную из состыкованных между собой щитов, изготовленных из конструкционных материалов.
Работа известного устройства.
Образуемая в результате оттепели вода стекает вниз по поверхности крыши и падает на землю. При похолодании вода у нижней кромки выступающей детали крыши начинает замерзать. В результате наличия на ней листообразного тела с гладкой поверхностью из гидрофобного материала с пониженным сцеплением со снегом и льдом образуемая наледь скатывается вниз и падает на землю, что позволяет избежать наращивание наледи, что, в свою очередь, предотвращает образование крупных сосулек.
Однако, как показывает практика, уменьшение сцепления льда и снега с поверхностью нижней части крыши, чтобы они скатывались бы вниз без образования сосулек, не достаточно эффективно предотвращает образование крупных сосулек на выступающих деталях крыш и фасадов зданий и сооружений и падение с этих деталей наледи и снега.
Известно устройство для предотвращения образования крупных сосулек на выступающих деталях крыш и фасадов зданий и сооружений и падения с этих деталей наледи и снега, включающее листообразное тело, содержащее часть листообразного тела, лежащую на поверхности выступающих деталей крыш и фасадов зданий и сооружений, в направлении от их кромки, и, по меньшей мере, частично скрепленную с ними, и часть листообразного тела, выступающую за кромку, при этом, по меньшей мере, часть листообразного тела, выступающая за кромку, выполнена из материала, обладающего свойством гибкости и упругости, по меньшей мере, при температурах образования наледи и сосулек, и, кроме того, листообразное тело выполнено с возможностью задерживания на своей поверхности наледи и снега (см. описание полезной модели к патенту Российской Федерации №85179, кл. E04D 13/076, дата приоритете 26.03.2009 г.).
Данное техническое решение принято в качестве прототипа заявленной полезной модели, поскольку является наиболее близким к ней по совокупности общих существенных признаков и достигаемому техническому результату.
Работа этого устройства состоит в следующем.
Образуемая в результате оттепели вода стекает вниз по поверхности крыши и падает на землю с выступающих деталей крыш и фасадов зданий и сооружений. При похолодании вода у нижней кромки выступающих деталей крыш и зданий начинает замерзать и образуется наледь. Листообразное тело задерживает на своей поверхности наледь и снег, мешает их скатыванию.
Это может быть обеспечено, например, следующими техническими средствами:
- материал, по меньшей мере, части листообразного тела, лежащей на поверхности выступающих деталей крыш и фасадов, представляет собой гидрофильное вещество;
- материал, по меньшей мере, части листообразного тела, лежащей на поверхности выступающих деталей крыш и фасадов, обладает высокой адгезией в отношении снега и/или льда;
- по меньшей мере, часть листообразного тела, лежащая на поверхности выступающих деталей крыш и фасадов, выполнена с неровностями на наружной поверхности с возможностью взаимодействия со снегом и/или льдом, и т.д.
Образующаяся наледь подтаивает и вода начинает контактировать с частью листообразного тела, выступающей за кромку, которая выполнена из материала, обладающего свойством гибкости и упругости, по меньшей мере, при температурах образования наледи и сосулек, обычно это температура в интервале от 0°С до -10С°.
Попадая на гибкое упругое основание вода замерзает и образующийся лед растрескивается. Тем самым предотвращается образование крупных сосулек.
Это является основным техническим результатом заявленной полезной модели.
Проведенные опыты показали, что диаметр все-таки образовывающихся сосулек не превышает 0,8-1 см, а их максимальная длина составляет 10-12 см. Падение таких сосулек не представляет существенной угрозы жизни и здоровью проходящих под ними людей.
Таким образом, заявленное устройство сначала обеспечивает задержание сползания льда и снега, чтобы начало («корень») сосульки на части листообразного тела, выступающей за кромку, прогнулось бы на упругом и гибком основании, растрескивалось под действием собственного веса и упали бы вниз небольшими сосульками.
В результате на крыше, а также на других выступающих деталях крыш и фасадов зданий и сооружений, покрытых у кромки заявленным листообразным телом, не образуется наледей и сосулек значительных размеров. Это является основным техническим результатом известной полезной модели.
Из выше описанного следует, что это известное листообразное тело (покрытие) состоит из двух частей, каждое из которых выполняет различную функцию:
- часть листообразного тела, лежащая на поверхности выступающих деталей крыш и фасадов, предназначена для задерживания на своей поверхности наледи и снега, мешая их скатыванию;
- часть листообразного тела, выступающая за кромку выступающих деталей крыш и фасадов зданий и сооружений, предназначена для предотвращения образования крупных сосулек, представляющих собой угрозу здоровью людей.
Особо следует остановиться на части листообразного тела, выступающей за кромку. К нему предъявляются особые требования. Материал этой части должен быть не только упругий, но и гибкий до такой степени, чтобы при возникновении ситуации постепенного наращивания толщины льда выступающая за кромку часть листообразного тела прогибалась бы, находящийся на ней лед трескался бы и его небольшие части падали бы вниз без образования больших сосулек. Очевидно, что толщина листообразного тела должна быть не больше той, при которой сохраняется упомянутая гибкость.
Часть листообразного тела, выступающая за кромку, может представлять собой рулонный кровельный материал различной конструкции, полотно из резины, иной полимерный материал и т.д.
Недостатком ее является то, что с течением времени материал, из которого эта часть листообразного тела изготовлена, теряет свойства упругости и гибкости.
Примечание:
Упругость - свойство тел, восстанавливать свою форму и объем (твердые тела) или только объем (жидкости и газы) после прекращения действия на них внешних сил (см. Большой толковый словарь русского языка, Санкт-Петербург, «НОРИНТ», 2002, с.1394);
Упругий - принимающий первоначальную форму после сжатия, сгибания, обладающий упругостью (Большой толковый словарь русского языка, Санкт-Петербург, «НОРИНТ», 2002, с.1394);
Гибкий - легко сгибаемый, упругий (Большой толковый словарь русского языка, Санкт-Петербург, «НОРИНТ», 2002, с.201).
Особенно данный процесс интенсифицируется в результате происходящих в материале процессов под воздействием различных температур зимой и летом, осадков и т.д.
В результате этого с течением времени снижается эффективность предотвращения образования крупных сосулек заявленным устройством.
Кроме того, изначально материал, из которого изготовлена часть листообразного тела, выступающая за кромку, может не иметь достаточной упругости и гибкости, при соответствии всем другим требованиям.
Технической задачей заявленной полезной модели является повышение срока службы листообразного тела и расширение ассортимента материалов, которые могут быть использованы в качестве его.
Техническая задача достигается тем, что в устройстве для предотвращения образования крупных сосулек на выступающих деталях крыш и фасадов зданий и сооружений и падения с этих деталей наледи и снега, включающем листообразное тело, содержащее часть листообразного тела, лежащую на поверхности выступающих деталей крыш и фасадов зданий и сооружений, в направлении от их кромки, и, по меньшей мере, частично скрепленную с ними, и часть листообразного тела, выступающую за кромку, при этом, по меньшей мере, часть листообразного тела, выступающая за кромку, выполнена из материала, обладающего свойством гибкости и упругости, по меньшей мере, при температурах образования наледи и сосулек, и, кроме того, листообразное тело выполнено с возможностью задерживания на своей поверхности наледи и снега, согласно полезной модели, по меньшей мере, часть листообразного тела, выступающая за кромку, содержит упругие элементы.
Данная совокупность общих существенных признаков необходима и достаточна при любой реализации полезной модели.
Таким образом, сущность полезной модели состоит в том, что в листообразное тело добавляют металлические, полимерные или иные упругие элементы для придания заранее заданных свойств по упругости. В результате выступающая за кромку часть листообразного тела не отогнется вниз от времени в силу снижения свойства упругости и не надо будет искать путей возвращения ее на свое место.
Кроме того, заявитель считаем необходимым выделить следующие развития и/или уточнения совокупности общих существенных признаков заявленной полезной модели, относящиеся к частным случаям выполнения или использования.
Они вызваны тем, что, вообще говоря, можно сконструировать множество различных конструкций упругих элементов заявленного устройства, причем во всех случаях сохранится сущность полезной модели, обеспечивающая повышение срока службы листообразного тела и расширение ассортимента материалов, которые могут быть использованы в качестве его. Сам заявитель разработал несколько ее модификаций. Например, упругие элементы могут быть изготовлены из различных материалов. Они могут быть расположены как снаружи листообразного тела, так и внутри, причем внутри они могут быть замоноличены, а могут быть размещены в предварительно образованных полостях, причем их концы прикреплены к стенкам полостей.
Ниже предлагаются некоторые наиболее оптимальные варианты.
Желательно, чтобы каждый упругий элемент представлял бы собой протяженный элемент, например, проволоку или полосу из металла или полимерного материала, замоноличенную, по меньшей мере, в часть листообразного тела, выступающую за кромку, и расположенный в направлении от торца указанной части листообразного тела.
Предпочтительно также выполнение протяженного элемента в виде пружины, выполненной из металла или полимерного материала.
За счет упругих элементов будет поддерживаться (или восстанавливаться) упругость и гибкость части листообразного тела, выступающей за кромку выступающих деталей крыш и фасадов зданий и сооружений, на которых закреплено листообразное тело, и тем самым обеспечиваться повышение срока службы заявленного устройства.
Кроме того, обеспечивается расширение ассортимента материалов, которые могут быть использованы в качестве листообразного тела.
Поясним это следующим примером.
Как известно, чем тоньше будут обе части листообразного тела из гибкого упругого материала и чем больше будет выступать за кромку листообразное тело, тем больше последняя будет отвисать в свободном состоянии под действием собственного веса, увеличенного дополнительно за счет веса наледи, сосулек и снега. По этой причине обе части листообразного тела могут располагаться относительно друг друга под углом, значительно большем 180°, при котором устройство не сможет выполнять свою функцию по предотвращению образования крупных сосулек. Однако введение упругих элементов позволит обеспечить (задавать) расположение указанных частей под требуемым углом относительно друг друга.
Другой пример.
Очевидно, что длина части листообразного тела, выступающей за кромку, для эффективной работы может быть различной в зависимости, например, от упругости и гибкости материала, в частности, находиться в интервале 3-12 см.
Меняя при помощи упругих элементов упругость и гибкость листообразного тела можно регулировать длину части листообразного тела, выступающей за кромку, для обеспечения эффективной работы устройства.
Благодаря упругим элементам могут быть эффективно использованы в заявленном устройстве в качестве листообразного тела различные материала, в частности, различные рулонные кровельные материалы, с подбором соответствующих свойств по упругости, гибкости, гидрофильности, адгезии, шероховатости и т.д..
В настоящее время выпускается множество видов рулонных кровельных материалов, которые могут быть эффективно использованы (см., например, Интернет, сайт Корпорации «ТехноНИКОЛЬ»: http://www.tn.ru/about/).
Они предназначены для устройства и ремонта кровельных покрытий жилых и промышленных зданий и сооружений, эксплуатируемых в различных климатических зонах, а также для гидроизоляции зданий и сооружений, трубопроводов и т.д.
Рулонный кровельный материал обычно содержит основу из ткани или нетканого материала (например, рулонный кровельный материал марки ЭКП имеет основу из полиэстера, марки ТКП имеет тканевую основу, марки ХКП имеет стеклохолстовую основу) и расположенный на одной из его сторон слой, выполненный из битумно-полимерной композиции, а на другой стороне другой слой, например, представляющий собой резиновую композицию или термопластичную или эластомерную композицию и т.д. Одним слоем, например, путем его подплавления, рулонный кровельный материал может наклеиваться на свес кровли. На противоположном наружном слое может находиться в качестве защитного слоя указанная крупнозернистая посыпка, например, крупнозернистый сланец или другой крупнозернистый материал. Зерна прочные и прочно соединены с эластичной основой. Размеры крупнозернистой посыпки следует выбирать так, чтобы они максимально задерживали наледь и снег (чтобы они «не съезжали»). Другое назначение крупнозернистой посыпки состоит в том, чтобы защищать основу от воздействия солнечных лучей, что значительно удлиняет срок ее эксплуатации. Обычно рулонный кровельный материал сохраняет свои свойства упругости, эластичности и гибкости при температуре образования наледей и сосулек (от 0°С до -10°С).
В качестве примера рулонного кровельного материала можно привести: техноэласт, изоэласт марки ЭКП 5,5 и т.д. (см., например, Интернет, сайт Корпорации «ТехноНИКОЛЬ»: http://www.tn.ru/about/).
В качестве материала листообразного тела подойдут любые серийно выпускаемые кровельные материалы, удовлетворяющие условию по гибкости, упругости и шероховатости, например, выпускаемые заводом «ИЗОФЛЕКС».
При монтаже заявленного устройства раскатанный рулонный кровельный материал закрепляется на поверхности крыши, как отмечалось ранее, например, путем его подплавления с последующим прижатием размягченного с обратной стороны слоя к поверхности карнизного свеса сверху, с напуском на конце за кромку. Закрепление можно производить в верхней части листообразного тела, то есть в верхней части рулонного кровельного материала (подплавлением) или существующими материалами с клеющим слоем, не требующим подплавления (так называемые «самоклеющиеся материалы»).
Примечание: «свес» - наружная нижняя полоса ската крыши, выступающая за пределы внешнего контура стены или карниза здания (карнизный свес, подоконный свес и т.д.).
Надежности соединения способствует также то обстоятельство, что сам свес изготовлен из кровельной стали и имеет хорошую адгезию с битумно-полимерными материалами.
Кроме рулонного кровельного материала в качестве листообразного тела может быть использовано полотно из резины или из термопластичных материалов с различными физико-механическими свойствами и т.д., то есть любой материал, сохраняющий упругость и гибкость при температуре образования наледей (лед) и сосулек (висячая сосулька).
Для скрепления со свесом помимо подплавления листообразное тело может быть соединено со свесом путем приклеивания, а также с использованием механических средств скрепления, например, шурупы (в частности, их разновидность, получившая название «саморезы») или заклепки.
Следует отметить, что часть листообразного тела, лежащая на поверхности выступающих деталей крыш и фасадов зданий и сооружений, и часть листообразного тела, выступающая за кромку, могут быть выполнены цельно из одного материала.
Полезная модель поясняется чертежом.
На фиг.1 схематично представлено предлагаемое устройство.
На фиг.2 - то же, сечение А-А фиг.1;
На фиг.3 - то же, сечение Б-Б фиг.2 (вариант, при котором упругие элементы расположены только внутри части листообразного тела, выступающей за кромку выступающих деталей крыш и фасадов зданий и сооружений, причем данные упругие элементы показаны прямолинейными);
На фиг.4 изображен другой вариант сечения Б-Б фиг.2 (вариант, при котором упругие элементы расположены внутри вдоль длины всего листообразного тела, причем данные упругие элементы показаны прямолинейными).
Устройство 1 для предотвращения образования крупных сосулек на выступающих деталях крыш и фасадов зданий и сооружений и падения с этих деталей наледи и снега, включает листообразное тело 2. Оно содержит две части: часть 3 листообразного тела, лежащую на поверхности выступающих деталей крыш и фасадов зданий и сооружений, и часть 4 листообразного тела, выступающую за кромку выступающих деталей крыш и фасадов зданий и сооружений.
Часть 3 листообразного тела лежит на поверхности 5 выступающей детали (свес) 6 крыши 7 здания 8 в направлении от кромки 9 этой выступающей детали (свес). Она частично скреплена с крышей 7 шурупами 10.
Другая часть 4 листообразного тела 2 выступает за кромку 9 выступающей детали (свес) 6.
По меньшей мере, часть 4 листообразного тела 2, выступающая за кромку 9, выполнена из материала, обладающего свойством гибкости и упругости, по меньшей мере, при температурах образования наледи и сосулек (приблизительно от 0°С до -10°С. По этой причине часть 4 листообразного тела имеют возможность изменения формы под воздействием на них наледи, сосулек и/или снега. При прекращении приложения этих внешних сил она восстанавливает свою форму и объем.
При этом часть 3 листообразного тела, лежащая на поверхности 5 выступающей детали 6, выполнена с возможностью задерживания на своей поверхности наледи и снега, например, следующими техническими средствами (по отдельности или в комбинации нескольких средств одновременно):
материал, по меньшей мере, части листообразного тела, лежащей на поверхности выступающих деталей крыш и фасадов, представляет собой гидрофильное вещество;
материал, по меньшей мере, части листообразного тела, лежащей на поверхности выступающих деталей крыш и фасадов, обладает высокой адгезией в отношении снега и/или льда;
по меньшей мере, часть листообразного тела, лежащая на поверхности выступающих деталей крыш и фасадов, выполнена с неровностями на наружной поверхности, например, в виде крупнозернистой посыпки с возможностью взаимодействия со снегом и/или льдом.
Устройство работает следующем образом.
Образуемая в результате оттепели вода стекает вниз по поверхности крыши 7 и попадает на поверхность части 3 листообразного тела, лежащей на поверхности 5 выступающей детали 6 крыш 7. При этом вода движется, например, между зернами крупнозернистой посыпки на поверхности части 3 листообразного тела (на фигуре крупнозернистая посыпка не показана), а затем падает на землю. При похолодании вода у кромки 9 выступающей детали (свес) 6 крыши начинает замерзать и образуется наледь на части 3 листообразного тела, чему способствуют использованные на этой части технические средства, предназначенные для задерживания на ее поверхности наледи и снега, частично перечисленные выше.
Образующаяся вода, двигается по поверхности части 3 листообразного тела и попадает на часть 4 листообразного тела, где и замерзает, и начинается образование сосульки. Часть 4 листообразного тела, выступающая за кромку 9, выполнена из материала, обладающего свойством гибкости и упругости, по меньшей мере, при температурах образования наледи и сосулек, обычно это температура в интервале от 0°С до -10С°. От контакта с гибкой и упругой частью 4 листообразного тела лед растрескиваются и его части падают вниз. Тем самым предотвращается образование крупных сосулек.
Лед на упругом гибком основании, представляющей собой часть 4 листообразного тела, растрескивается, не давая возможности образованию крупных сосулек.
Как отмечалось ранее, часть 3 листообразного тела, лежащая на поверхности выступающих деталей крыш и фасадов зданий и сооружений, и часть 4 листообразного тела, выступающая за кромку, могут располагаться различно относительно друг друга. Если обе указанные части листообразного тела имеют достаточную толщину, например, от 0,5 см до 2 см, и к тому же часть листообразного тела, выступающая за кромку, имеет незначительную длину, например, от 3 см до 8 см, то обе поверхности будут располагаться практически в одной плоскости.
Однако, чем тоньше будут обе части листообразного тела из гибкого упругого материала и чем больше будет выступать за кромку листообразное тело, тем больше последняя будет отвисать в свободном состоянии под действием собственного веса, увеличенного дополнительно за счет веса наледи, сосулек и снега. По этой причине обе части листообразного тела могут располагаться относительно друг друга под углом, не менее 180°. Данный угол изображен на фигуре и обозначен позицией 11.
Часть 4 листообразного тела, выступающая за кромку выступающих деталей крыш и фасадов зданий и сооружений, содержит упругие элементы 12, расположенные параллельно друг другу (фиг.2 и фиг.3). При этом каждый упругий элемент 12 представляет собой протяженный элемент, замоноличенный в эту часть листообразного тела и расположенный в направлении от торца 13 указанной части листообразного тела. Протяженный элемент выполнен в виде полосы 14, изготовленный из металла, например, стали. Однако полоса может быть изготовлена из другого материала с подходящими свойствами, например, полимерного материала.
За счет упругих элементов в виде полосы будет поддерживаться упругость и гибкость части листообразного тела, выступающей за кромку выступающих деталей крыш и фасадов зданий и сооружений, на которых закреплено листообразное тело, и тем самым обеспечиваться повышение срока службы заявленного устройства.
Кроме того, обеспечивается расширение ассортимента материалов, которые могут быть использованы в качестве листообразного тела. В результате подбора материала, из которого изготовлена полоса, ее размеров можно получить требуемые характеристики упругости и гибкости части листообразного тела, выступающей за кромку выступающих деталей крыш и фасадов зданий и сооружений. При этом также учитывается, в частности, материал и толщина этой части листообразного тела, его длина за кромкой.
Полоса может быть не только прямолинейной, как показано на фиг.3 и фиг.4, но, например, заранее отогнутой вниз. В плане она может быть не только прямолинейной, но и иметь другую форму, например, зигзагообразную.
Вместо полос может быть использованы проволока или пружины из подходящих материалов, например, металлов (сталь), полимерных материалов и т.д.
Полезная модель может быть использована не только на выступающих деталях крыш, но также и для других деталей фасадов зданий и сооружений.
В целом полезная модель позволяет повысить срок службы листообразного тела и расширить ассортимент материалов, которые могут быть использованы в качестве его.
Помимо приведенных вариантов полезной модели возможны и другие многочисленные его модификации, которые охватываются приведенной ниже формулой полезной модели.
Источники информации, принятые во внимание:
1. Патент Российской Федерации на изобретение №2244790, кл. E04D 13/076, дата приоритете 05.03.2003 г.;
2. Патент Российской Федерации на полезную модель №85179, кл. E04D 13/076, дата приоритете 26.03.2009 г. (прототип).